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专利号: 2022108997215
申请人: 南京信息职业技术学院
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2026-06-16
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种基于低通滤波和l1范数的图神经网络系统,其特征在于,按照对图信号处理的流程,包括输入模块、随机失活模块、第一图卷积神经网络模块、动态线性整流模块、第二图卷积神经网络模块、基于低通滤波和l1范数的图神经网络模块、归一化指数函数模块和输出模块;

所述输入模块,用于接收图信号以及表征图拓扑结构的邻接矩阵;

所述随机失活模块,用于随机丢弃图信号中的少部分特征,防止过拟合问题的出现;

所述第一图卷积神经网络模块,用于对图信号进行第一次学习,提取图信号的特征;

所述动态线性整流模块,用于增加图神经网络各层之间的非线性关系;

所述第二图卷积神经网络模块,用于对图信号进行第二次学习,提取图信号的特征;

所述基于低通滤波和l1范数的图神经网络模块,用于对图信号进行学习,提取图信号的特征;

所述归一化指数函数模块,用于将图节点分类的结果以概率的形式展现出来;

所述输出模块,用于输出图节点的类别;

所述基于低通滤波和l1范数的图神经网络模块包括采用近端交替预测校正算法进行求解;

所述基于低通滤波和l1范数的图神经网络模块对应的优化方程如下所示:其中,X表示输入到图神经网络中的原始信号,Y是图神经网络模型经过K步迭代之后的最终表示信号,μ,ρ1和ρ2分别为平衡参数, 为正则化的邻接矩阵, 是度矩阵,Α为图的邻接矩阵,I为单位矩阵,tr(·)是矩阵的迹, 为图的拉普拉斯矩阵,||·||1为l1范数, Vi是图的第i个顶点,Vj是图的第j个顶点,di是度的第i个元素值,dj是度的第j个元素值,Yi和Yj是Y的第i个和j个元素值。

2.根据权利要求1所述的基于低通滤波和l1范数的图神经网络系统,其特征在于,所述基于低通滤波和l1范数的图神经网络模块包括:拟合项、图拉普拉斯正则项和l1范数项;

所述拟合项,采用低通滤波处理,并编码原始特征矩阵信息到目标特征矩阵信息;所述图拉普拉斯正则项,是具有全局光滑作用的图拉普拉斯正则项;

所述l1范数项,是具有局部光滑自适应性的l1范数项。

3.根据权利要求2所述的基于低通滤波和l1范数的图神经网络系统,其特征在于,采用近端交替预测校正算法对式(1)进行求解,其求解过程如下所示:将式(1)对应的优化方程分为两项,具体如下所示:于是,式(1)变为:

其中,由于较难直接求解 于是将 的求解问题转换为对 的共轭函数进行求解,转换后的问题具体如下式所示:*

其中, 为上确界,g (Z)为 的共轭函数,Z为新引入的待求解矩阵变量;

于是式(2)转换为一下问题求解:

4.根据权利要求3所述的基于低通滤波和l1范数的图神经网络系统,其特征在于,采用k+1最速下降法求解Y ,求解过程如下所示:其中,k,k+1分别表示求解过程的第k,k+1步, 为 的转置;

令 则可得:

k+1

所以,最终得到Y 为:

5.根据权利要求4所述的基于低通滤波和l1范数的图神经网络系统,其特征在于,采用k+1最速上升法求解Z ,具体分为两个步骤求解:S1、根据最速上升法求解

*

S2、因为g (Z)是 对应的共轭函数,且 是关于 的l1范数,所以k+1

最终可以按列求得对应的Z ,具体表达式如下所示:其中min(,)是求最小值函数,sign(·)为符号函数。

6.根据权利要求5所述的基于低通滤波和l1范数的图神经网络系统,其特征在于,重新k+1更新变量Y ,求解过程如下所示: