论文笔记之：Heterogeneous Image Features Integration via Multi-Modal Semi-Supervised Learning Model

Heterogeneous Image Features Integration via Multi-Modal Semi-Supervised Learning Model

ICCV 2013

　　

　　本文提出了一种结合多种传统手工设计 feature 的多模态方法，在 label propagation 的基础上进行标签传递，进行半监督学习，综合利用各种 feature 的优势，自适应的对各种feature 的效果进行加权，即：对于判别性较好的 feature给予较高的权重，较差的 feature 给予较低的权重，然后将整个流程融合在一个框架中进行学习。

　　  关于基于 Graph 的标签传递的基础知识，请参考具体论文，或者本博客的博文“Dynamic Label Propagation for Semi-supervised Multi-class Multi-label Classification”。

　　   下面的公式即为所提出的 general 的 framework：

　　其中，这个公式主要有 3个成分，即：各个feature 所占的权重 $\alpha^{(v)}$，V 是所有feature类别总数，$G^{(v)}$ 是第 v 个特征对应的类别标签矩阵 (class label matrix)，$G$ 是我们所感兴趣的 比较趋于一致的 类别标签矩阵。通过求解该公式，同时得到 $G^{(v)}$, $G$, $\alpha^{(v)}$。

　　由于该框架并非凸的，那么无法直接对其进行求解，那么我们要做的就是将其拆分为 3个 步骤，分别进行求解，即：

　　Step 1: 　　固定 $G^{(v)}$, $G$, 然后先求解 $\alpha^{(v)}$：

　　然后这个子问题，就可以利用拉格朗日乘数法进行求解，因为这是一个带有约束的最小值问题。

　　然后可以求解得到公式（11），即为各个模态的权重，但是 蓝色加深字体，可能是作者笔误，我认为这里应该是 $\alpha^{(v)}$才对，因为求得就是这个，不知道为何弄出一个 $a^{(v)}$出来。额。。。

　　

　　Step 2.　　就是固定已经求出的 $\alpha^{(v)}$ 以及 $G$，然后去求解 $G^{(v)}$：

　　将上述问题转换为：

　　可以得到公式（13），即为所求。

　　Step 3. 　　固定已经求出的 $\alpha^{(v)}$ 以及  $G^{(v)}$，然后去求解 $G$：

　　由此可以得到：

　　迭代的进行上述三个步骤，直至收敛。

　　最后一步，就是将所得到的标签向量取最大值，作为对应样本的标签，即：

　　

　　完整的算法流程如下：

　　本文的实验部分，做的比较充分，在 4个数据集上进行了验证。本文所要验证的主要问题就是，这种方式自适应加权的 feature 组合可以得到更好的标签传递效果。

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　　感受：

　　今天由于是博主要做实验对比，才去搜索对应的半监督学习论文，然后发现了聂飞平老师的文章，也算是比较老的文章了。我觉得这也给我们做学术的人提供了一个很好的示例，如何做研究。本来 label propagation 是一种经典的算法，那么如何在别人在算法进行修改的基础上，做出自己的东西来，额，这个其实看着是大空话，不过还是很有指导意义的。归纳下本文的贡献点，即：提出一种 general 的半监督学习框架，在传统方法 label propagation 的基础上，引入了多种 feature 的思想，对各个feature 的性能进行加权处理，当然求解方法也是经常使用的拆分成子问题的方法来做。

　　本文给出了 算法的主要 code，但是各种 feature 的提取真是蛋疼，我找了半天才找到一个工具包，但是还是不够全面，因为文中涉及到多种feature的提取，我觉得作者最好还是将 feature的提取工具放出来比较好，这样别人在引用您的文章时，也可以很不费劲的进行实验，然后对比。额。。。

　　不说了，我去提 feature了 。。。

　　拜拜 。。。