We consider a new topological feauturization of $d$-dimensional images, obtained by convolving images with various filters before computing persistence. Viewing a convolution filter as a motif within an image, the persistence diagram of the resulting convolution describes the way the motif is distributed throughout that image. This pipeline, which we call convolutional persistence, extends the capacity of topology to observe patterns in image data. Indeed, we prove that (generically speaking) for any two images one can find some filter for which they produce different persistence diagrams, so that the collection of all possible convolutional persistence diagrams for a given image is an injective invariant. This is proven by showing convolutional persistence to be a special case of another topological invariant, the Persistent Homology Transform. Other advantages of convolutional persistence are improved stability and robustness to noise, greater flexibility for data-dependent vectorizations, and reduced computational complexity for convolutions with large stride vectors. Additionally, we have a suite of experiments showing that convolutions greatly improve the predictive power of persistence on a host of classification tasks, even if one uses random filters and vectorizes the resulting diagrams by recording only their total persistences.


翻译:我们认为,在计算耐久性之前,将各种过滤器的图像与各种过滤器的图像混在一起,从而获得了美元维度图像的一个新的表面化图象。在图像中将演化过滤器视为一个动因,由此产生的演化变异的持久性图解描述了图象在整个图像中的分布方式。我们称之为演化持久性的管道,扩大了地形学观察图像数据模式的能力。事实上,我们证明,(general speaking)任何两种图像都能找到某些过滤器,而它们生成了不同的耐久性图,因此,为某一图像收集的所有可能的卷变持久性图都是一个不动的预言。通过显示演化持久性是另一个动变异性图象的特例,即持久性变异性变形法,证明了这一点。 演化持久性的其他好处是增强稳定性和对噪音的稳健性,增强依赖数据的传导性的灵活性,以及降低与大晶度矢量的演进的计算复杂性。此外,我们还有一套实验,表明演进能大大改进对某一图像的预测力的持久性的威力,即使通过随机手段来记录。

0
下载
关闭预览

相关内容

在数学(特别是功能分析)中,卷积是对两个函数(f和g)的数学运算,产生三个函数,表示第一个函数的形状如何被另一个函数修改。 卷积一词既指结果函数,又指计算结果的过程。 它定义为两个函数的乘积在一个函数反转和移位后的积分。 并针对所有shift值评估积分,从而生成卷积函数。
因果图,Causal Graphs,52页ppt
专知会员服务
246+阅读 · 2020年4月19日
【哈佛大学商学院课程Fall 2019】机器学习可解释性
专知会员服务
103+阅读 · 2019年10月9日
【SIGGRAPH2019】TensorFlow 2.0深度学习计算机图形学应用
专知会员服务
39+阅读 · 2019年10月9日
VCIP 2022 Call for Special Session Proposals
CCF多媒体专委会
1+阅读 · 2022年4月1日
AIART 2022 Call for Papers
CCF多媒体专委会
1+阅读 · 2022年2月13日
【ICIG2021】Latest News & Announcements of the Tutorial
中国图象图形学学会CSIG
3+阅读 · 2021年12月20日
【ICIG2021】Check out the hot new trailer of ICIG2021 Symposium8
中国图象图形学学会CSIG
0+阅读 · 2021年11月16日
【ICIG2021】Check out the hot new trailer of ICIG2021 Symposium4
中国图象图形学学会CSIG
0+阅读 · 2021年11月10日
Hierarchically Structured Meta-learning
CreateAMind
26+阅读 · 2019年5月22日
Transferring Knowledge across Learning Processes
CreateAMind
28+阅读 · 2019年5月18日
Unsupervised Learning via Meta-Learning
CreateAMind
42+阅读 · 2019年1月3日
A Technical Overview of AI & ML in 2018 & Trends for 2019
待字闺中
17+阅读 · 2018年12月24日
可解释的CNN
CreateAMind
17+阅读 · 2017年10月5日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2017年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2013年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2013年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2013年12月31日
Arxiv
0+阅读 · 2022年9月28日
Simplifying Graph Convolutional Networks
Arxiv
12+阅读 · 2019年2月19日
Arxiv
11+阅读 · 2018年10月17日
Arxiv
23+阅读 · 2018年10月1日
VIP会员
相关资讯
VCIP 2022 Call for Special Session Proposals
CCF多媒体专委会
1+阅读 · 2022年4月1日
AIART 2022 Call for Papers
CCF多媒体专委会
1+阅读 · 2022年2月13日
【ICIG2021】Latest News & Announcements of the Tutorial
中国图象图形学学会CSIG
3+阅读 · 2021年12月20日
【ICIG2021】Check out the hot new trailer of ICIG2021 Symposium8
中国图象图形学学会CSIG
0+阅读 · 2021年11月16日
【ICIG2021】Check out the hot new trailer of ICIG2021 Symposium4
中国图象图形学学会CSIG
0+阅读 · 2021年11月10日
Hierarchically Structured Meta-learning
CreateAMind
26+阅读 · 2019年5月22日
Transferring Knowledge across Learning Processes
CreateAMind
28+阅读 · 2019年5月18日
Unsupervised Learning via Meta-Learning
CreateAMind
42+阅读 · 2019年1月3日
A Technical Overview of AI & ML in 2018 & Trends for 2019
待字闺中
17+阅读 · 2018年12月24日
可解释的CNN
CreateAMind
17+阅读 · 2017年10月5日
相关基金
国家自然科学基金
1+阅读 · 2017年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2013年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2013年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2013年12月31日
Top
微信扫码咨询专知VIP会员