递归最小二乘在分析字典学习中的新算法

0 下载量 195 浏览量 更新于2024-08-26 收藏 580KB PDF 举报
"本文介绍了一种基于递归最小二乘(Recursive Least Squares, RLS)的分析字典学习算法,旨在解决在稀疏表示中分析模型下的字典学习问题,尤其是在存在噪声观测的情况下。文章由来自南昌大学电子与信息工程学院的Ye Zhang、Haolong Wang以及英国萨里大学电子工程系的Wenwu Wang共同撰写。他们提出的新算法通过RLS直接从噪声测量数据中估计字典,以克服传统分析字典学习(Analysis Dictionary Learning, ADL)算法如Analysis K-SVD在迭代更新字典原子时因预估源信号慢速收敛的局限性。为了改进新算法的收敛特性,初始字典是通过使用K平面聚类算法从小规模训练集中估计得出的。" 在稀疏表示领域,字典学习是核心问题之一,它涉及到寻找一组基(字典),使得信号可以通过这些基的线性组合以尽可能稀疏的形式表达。分析模型与合成模型是两种主要的字典学习框架。在分析模型中,信号不是通过原子的直接叠加来表示,而是通过原子的线性组合与一个分析矩阵相乘来表示。这种方法在图像处理、信号处理和机器学习等领域有广泛应用。 传统ADL算法如Analysis K-SVD,在处理噪声观测时,需要先预估源信号,再更新字典,这一过程可能导致收敛速度缓慢。 Ye Zhang等人提出的RLS-based ADL算法则直接利用RLS方法从噪声观测中估计字典,RLS是一种在线优化算法,能够快速适应系统变化,具有良好的收敛性和鲁棒性,因此可以提高整个字典学习过程的效率。 为了进一步优化算法性能,他们在开始阶段使用K-plane聚类算法对有限的训练样本进行处理,估计初始字典。K-plane聚类是一种有效的数据聚类方法,它可以找到数据的多维结构,为字典提供合适的初始化,从而加速后续的RLS迭代过程。 这篇研究论文提出的新方法在处理噪声环境下的字典学习问题时,通过结合RLS算法的快速收敛优势和K-plane聚类的初始化能力,有望实现更快更稳定的字典学习过程,对于提升稀疏表示的性能和效率具有重要意义。