Evaluación comparativa de la extracción de características de nubes de puntos con superposición suave de posiciones atómicas (SOAP): un enfoque pixel a pixel para datos manuscritos de MNIST
Autores: Morooka, Eiaki V.; Omae, Yuto; Hämäläinen, Mika; Takahashi, Hirotaka
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2025
Acceso abierto
Artículo científico
2025
Evaluación comparativa de la extracción de características de nubes de puntos con superposición suave de posiciones atómicas (SOAP): un enfoque pixel a pixel para datos manuscritos de MNIST
Categoría
Matemáticas
Subcategoría
Matemáticas aplicadas
Palabras clave
Estudio
Superposición suave de posiciones atómicas
Descriptor SOAP
Extracción de características de imagen a nivel de píxel
Clasificación
Referencia
Dígitos manuscritos MNIST
Conjuntos de puntos 3D
Traducción
Rotación
Simetría especular
Hiperparámetros
Radio de corte
Precisión de clasificación
Vectores SOAP de alta dimensión
PCA
Autoencoders
Compresión
Rendimiento predictivo
Ruido posicional
Perturbaciones gaussianas
Robustez
Tareas de aprendizaje automático.
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 25
Citaciones: Sin citaciones
En este estudio, introducimos una nueva aplicación del descriptor Smooth Overlap of Atomic Positions (SOAP) para la extracción y clasificación de características de imágenes a nivel de píxel como un referente para la extracción de características de nubes de puntos SOAP, utilizando dígitos manuscritos MNIST como referencia. Al convertir imágenes 2D en conjuntos de puntos 3D, calculamos vectores SOAP centrados en píxeles que son intrínsecamente invariantes a la traducción, rotación y simetría especular. Demostramos cómo los hiperparámetros del descriptor, particularmente el radio de corte, influyen significativamente en la precisión de clasificación, y mostramos que los vectores SOAP de alta dimensión pueden ser comprimidos de manera eficiente utilizando PCA o autoencoders con una pérdida mínima en el rendimiento predictivo. Nuestros experimentos también destacan la robustez del método ante ruido posicional, exhibiendo una degradación suave incluso bajo perturbaciones gaussianas sustanciales. En general, este enfoque ofrece un pipeline efectivo y flexible para extraer características de imágenes invariantes a rotaciones y traducciones, reduciendo potencialmente la dependencia de una extensa augmentación de datos y proporcionando una representación robusta para tareas de aprendizaje automático posteriores.
Descripción
En este estudio, introducimos una nueva aplicación del descriptor Smooth Overlap of Atomic Positions (SOAP) para la extracción y clasificación de características de imágenes a nivel de píxel como un referente para la extracción de características de nubes de puntos SOAP, utilizando dígitos manuscritos MNIST como referencia. Al convertir imágenes 2D en conjuntos de puntos 3D, calculamos vectores SOAP centrados en píxeles que son intrínsecamente invariantes a la traducción, rotación y simetría especular. Demostramos cómo los hiperparámetros del descriptor, particularmente el radio de corte, influyen significativamente en la precisión de clasificación, y mostramos que los vectores SOAP de alta dimensión pueden ser comprimidos de manera eficiente utilizando PCA o autoencoders con una pérdida mínima en el rendimiento predictivo. Nuestros experimentos también destacan la robustez del método ante ruido posicional, exhibiendo una degradación suave incluso bajo perturbaciones gaussianas sustanciales. En general, este enfoque ofrece un pipeline efectivo y flexible para extraer características de imágenes invariantes a rotaciones y traducciones, reduciendo potencialmente la dependencia de una extensa augmentación de datos y proporcionando una representación robusta para tareas de aprendizaje automático posteriores.