1.一种基于流形学习的无监督预适应图像分类方法,其特征在于:按如下步骤S1‑步骤S7,获得图像分类模型,然后应用图像分类模型,完成待分类图像的分类;
S1.基于预设光照强度、分辨率、背景颜色,分别采集预设各类物品图像作为各个源域图像样本,各源域图像样本构成源域图像样本集,并基于其他光照强度、分辨率、背景颜色,采集相对应各物品图像作为目标域图像样本,各目标域图像样本构成目标域图像样本集,并根据各类物品的种类,按预设映射规则,定义各类物品的源域图像样本、目标域图像样本所对应预设各分类中的相应类别,且各相同类物品的源域图像样本、目标域图像样本所对应类别彼此相同;
S2.基于ResNet‑50网络,以图像样本为输入,以图像样本的高维特征向量为输出,构建特征提取网络;
S3.基于流形学习网络,以图像样本的高维特征向量为输入,以图像样本的高阶统计信息为输出,构建特征向量降维网络;
S4.基于高阶信息匹配网络,以图像样本的高阶统计信息为输入,图像样本所对应的图像类别为输出,构建分类器网络;
S5.基于特征提取网络、特征向量降维网络、分类器网络,串联构建图像分类待训练模型,同时基于源域图像样本集与目标域图像样本集的参与训练,以特征向量降维网络的输出,构建源域图像样本的判别性损失模型Ldis、目标域图像样本的聚类损失模型Lcluster、流形一致性损失模型Lcons,以及以分类器网络的输出,构建高阶张量匹配损失模型Lhom;
S6.基于源域图像样本的判别性损失模型Ldis、目标域图像样本的聚类损失模型Lcluster、流形一致性损失模型Lcons、高阶张量匹配损失模型Lhom,通过引入交叉熵损失Lce,获得最终损失模型L;
S7.基于源域图像样本集与目标域图像样本集中各样本图像,以及各样本图像分别对应预设各分类中的相应类别,以图像样本为输入,图像样本所对应的相应类别为输出,结合最终损失模型L,针对图像分类待训练模型进行训练,获得图像分类模型。
2.如权利要求1所述的基于流形学习的无监督预适应图像分类方法,其特征在于,所述步骤S5中源域图像样本的判别性损失模型Ldis、目标域图像样本的聚类损失模型Lcluster、流形一致性损失模型Lcons的构建包括以下步骤:s
S51:基于每个源域图像样本在每层流形学习网络上的高维特征向量fi ,通过源域判别性结构学习,获得源域图像样本的判别性损失模型Ldis如下式:式中,k为流形层的数量,l为每个流形层的层数,i,j为遍历的下标, 为第l层流形层中源域图像样本中第i个类别和第j个类别之间的相似性,源域图像样本和目标域图像样本的类别数量皆为nc;
S52:基于源域图像样本的中心矩阵 和目标域图像样本的特征矩阵 通过目标域判别性学习,获得目标域图像样本的聚类损失模型Lcluster如下式:式中,将目标域图像样本的软标签的分量按其值由大至小排列,保留前m个分量,其他分量置为0, 为保留分量后中第j个目标域图像样本的软标签的第i个分量, 为第l层流形层中目标域图像样本中第i个类别和第j个类别之间的相似性,nt为目标域图像样本的数量;
S53:基于源域图像样本在第l层流形层上通过源域特征计算得出的协方差矩阵 目标域图像样本在第l层流形层上通过目标域特征计算得出的协方差矩阵 通过流形一致性结构学习,获得流形一致性损失模型Lcons如下式:式中, 为第l层流形层的维度, 为第l层流形层中源域图像样本的正交投影矩阵,为矩阵 的转置矩阵, 为第l层流形层中目标域图像样本的正交投影矩阵, 为矩阵 的转置矩阵。
3.如权利要求1所述的基于流形学习的无监督预适应图像分类方法,其特征在于,所述步骤S5中,构建高阶张量匹配损失模型Lhom如下式:式中, 表示张量积, 为第l层全连接层中第i个源域图像样本特征的三阶张量积,为第l层全连接层中第j个目标域图像样本特征的三阶张量积,ns为源域图像样本的数量,nt为目标域图像样本的数量。
4.如权利要求1所述的基于流形学习的无监督预适应图像分类方法,其特征在于,基于源域图像样本的判别性损失模型Ldis、目标域图像样本的聚类损失模型Lcluster、流形一致性损失模型Lcons、高阶张量匹配损失模型Lhom,通过引入交叉熵损失Lce,构建最终损失模型L如下式:
L=Ldis‑aLcluster+βLcons+γLhom+ηLce式中,α、β、γ、η为超参数。
5.如权利要求1所述的基于流形学习的无监督预适应图像分类方法,其特征在于,所述流形学习网络层数为两层。