弱标注条件下隐马尔可夫模型的半监督学习新算法及应用
项目介绍
AI项目解读
基本信息
- 批准号:61402519
- 项目类别:青年科学基金项目
- 资助金额:25.0万
- 负责人:
- 依托单位:
- 学科分类:F0214.新型计算及其应用基础
- 结题年份:2017
- 批准年份:2014
- 项目状态:已结题
- 起止时间:2015-01-01 至2017-12-31
- 项目参与者:曹铁勇; 杨吉斌; 吴海佳; 陈栩杉; 李轶南;
- 关键词:
项目摘要
This project focuses on the tasks of segmentation, clustering and recognition of sequential patterns with “weak labels” which refers to sparse, unordered, multi-modal annotations. Given the great success of hidden Markov models (HMM) and its variations in supervised pattern recognition with sequential transcriptions, we study new algorithms for the semi-supervised learning of HMM by using nonnegative matrix factorization (NMF). Firstly, dimension reduction in NMF and hidden state estimation in HMM are integrated in an elegant way by tying their parameters. Hence, NMF provides a “top-down” global view by decomposing the whole data into recurring parts, while HMM provides a “bottom-up” local view by emphasizing the sequential property and the sequence generating process. The combination of the two would guide the learning process towards good fitting of the underlying data structures, especially during the lack of supervision. Secondly, weak labels, sequential data, NMF and HMM will be optimized in a joint framework to realize the effective interactions between the vector-space representations of weak labels and the dynamic graphical models of sequential data. Finally, the proposed algorithms will be implemented with new applications, such as computational modeling of language acquisition and activity recognition and understanding in video processing.
为解决稀疏标注、无序标注、多模态输入等“弱标注”条件下序列模式的分割、聚类与识别问题,并鉴于隐马尔可夫模型(Hidden Markov Models, HMM)及其变体在全标注条件下序列模式有监督识别中的巨大成功,本课题借助非负矩阵分解(Nonnegative Matrix Factorization, NMF)研究HMM半监督学习的新方法。首先,将NMF的降维问题与HMM的状态估计通过参数共享有机结合起来;由此,NMF对数据整体提供了“自上而下”的分解视角、HMM对每个序列提供了“自下而上”的生成视角;二者的有效联合对引导“弱标注”条件下的半监督学习合理反映数据内在结构是十分有益的。然后,建立弱标注、序列数据、NMF与HMM四位一体的联合模型,实现弱标注的矢量表示与序列数据的动态图模型之间的有效交互。最后,将所研究的模型和算法应用于语言获取的计算建模、视频场景和动作的识别与理解等新领域。
结项摘要
为解决弱标注条件下序列数据建模问题,本课题研究了非负矩阵分解(Nonnegative Matrix Factorization,NMF)、隐马尔可夫模型(Hidden Markov Models,HMM)和深度神经网络(Deep Neural Networks,DNN)的半监督学习新方法。将NMF的降维问题与HMM的状态估计有机结合,提高了HMM的无监督和半监督学习效果;将稀疏低秩NMF与DNN结合起来,实现了弱标注/无监督的矢量表示与序列数据的动态图模型之间的有效交互;改善了小样本条件下的深度循环神经网络和深度卷积神经网络,能有效应对缺少标注的机器学习场景。将所研究的模型和算法应用于语言获取的计算建模、未知噪声情况下的语音增强、骨传导语音质量改善、语音转换、伪装目标检测等领域,在半监督或无监督学习的情况下,相对于原有方法得到了效果上的提升。
项目成果
期刊论文数量(31)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(12)
专利数量(2)
Speech Enhancement UnderLow SNR Conditions Using Sparse and Low-Rank NMF with Kullback-LeiblerDivergence
使用具有 Kullback-Leibler 散度的稀疏和低阶 NMF 在低 SNR 条件下进行语音增强
- DOI:--
- 发表时间:2015
- 期刊:IEEE/ACM Transactions on Audio Speech and Language Processing
- 影响因子:--
- 作者:Meng Sun;Yinan Li;Jort Gemmeke;Xiongwei Zhang
- 通讯作者:Xiongwei Zhang
基于颜色和运动空间分布的时空显著性区域检测算法
- DOI:--
- 发表时间:2016
- 期刊:计算机应用研究
- 影响因子:--
- 作者:郑云飞;张雄伟;曹铁勇;杨吉斌
- 通讯作者:杨吉斌
Cramer-Rao Bounds for Compressive Frequency Estimation
压缩频率估计的 Cramer-Rao 界
- DOI:--
- 发表时间:2015-03
- 期刊:IEICE TRANSACTIONS on Fundamentals of Electronics, Communications and Computer Sciences
- 影响因子:--
- 作者:Xushan CHEN;Xiongwei ZHANG;Jibin YANG;Meng SUN;Weiwei YANG
- 通讯作者:Weiwei YANG
第1讲 深度学习:开启人工智能的新纪元
- DOI:10.16464/j.cnki.cn32-1289.2015.04.0019
- 发表时间:2015
- 期刊:军事通信技术
- 影响因子:--
- 作者:李轶南;张雄伟;李治中;吴海佳;孙久皓
- 通讯作者:孙久皓
深度学习中对比散度算法的有偏性分析
- DOI:--
- 发表时间:2015
- 期刊:解放军理工大学学报(自然科学版)
- 影响因子:--
- 作者:吴海佳;张雄伟;孙蒙;杨吉斌
- 通讯作者:杨吉斌
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其他文献
语音去混响技术的研究进展与展望
- DOI:--
- 发表时间:2017
- 期刊:数据采集与处理
- 影响因子:--
- 作者:张雄伟;李轶南;郑昌艳;曹铁勇;孙蒙;闵刚
- 通讯作者:闵刚
青海玉树Mw6.9级地震震源破裂过程
- DOI:--
- 发表时间:2014
- 期刊:地质通报
- 影响因子:--
- 作者:王洵;周云;孙蒙;王卫民
- 通讯作者:王卫民
2013年7月22日甘肃岷县—漳县Ms6.6地震震源破裂过程
- DOI:--
- 发表时间:2015
- 期刊:地球物理学报
- 影响因子:--
- 作者:孙蒙;王卫民;王洵;何建坤
- 通讯作者:何建坤
其他文献
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