选择并融合粗细粒度特征的细粒度图像识别

目的 在细粒度图像识别任务中,类内图像姿势方差大,需要找到类内变化小的共性,决定该任务依赖于鉴别性局部的细粒度特征;类间图像局部差异小,需要找到类间更全面的不同,决定该任务还需要多样性局部的粗粒度特征。现有方法主要关注粗细粒度下的局部定位,没有考虑如何选择粗细粒度的特征及如何融合不同粒度的特征。为此,提出一种选择并融合粗细粒度特征的细粒度图像识别方法。方法 设计一个细粒度特征选择模块,通过空间选择和通道选择来突出局部的细粒度鉴别性特征;构建一个粗粒度特征选择模块,基于细粒度模块选择后的局部,挖掘各局部间的语义和位置关系,从而获得为细粒度局部提供补充信息的粗粒度多样性特征;融合这两个模块中提取到的细粒度特征和粗粒度特征,形成互补的粗细粒度表示,以提高细粒度图像识别方法的准确性。结果 在CUB-200-2011（caltech-UCSD birds-200-2011）、Stanford Cars和FGVC-Aircraft（fine-grained visual classification aircraft） 3个公开的标准数据集上进行广泛实验,结果表明,所提方法的识别准确率分别达到90.3%、95.6%和94.8%,明显优于目前主流的细粒度图像识别方法,相较于对比方法中的最好结果,准确率相对提升0.7%、0.5%和1.4%。结论 提出的方法能够提取粗粒度和细粒度两种类型的视觉特征,同时保证特征的鉴别性和多样性,使细粒度图像识别的结果更加精准。     

基于注意力机制的弱监督细粒度图像分类

针对细粒度图像分类任务中难以对图中具有鉴别性对象进行有效学习的问题,本文提出了一种基于注意力机制的弱监督细粒度图像分类算法.该算法能有效定位和识别细粒度图像中语义敏感特征.首先在经典卷积神经网络的基础上通过线性融合特征得到对象整体信息的表达,然后通过视觉注意力机制进一步提取特征中具有鉴别性的细节部分,获得更完善的细粒度特征表达.所提算法实现了线性融合和注意力机制的结合,可看作是多网络分支合作训练共同优化的网络模型,从而让网络模型对整体信息和局部信息都有更好的表达能力.在3个公开可用的细粒度识别数据集上进行了验证,实验结果表明,所提方法有效性均优于基线方法,且达到了目前先进的分类水平.     

一种结合非局部和多区域注意力机制的细粒度图像识别方法

细粒度图像识别的目标是对细粒度级别的物体子类进行分类,由于不同子类间的差异非常细微,使得细粒度图像识别具有非常大的挑战性。目前细粒度图像识别算法的难度在于如何定位细粒度目标中具有分辨性的部位以及如何更好地提取细粒度级别的细微特征。为此,提出了一种结合非局部和多区域注意力机制的细粒度识别方法。Navigator只利用图像标签便可以较好地定位到一些鉴别性区域,通过融合全局特征以及鉴别性区域特征取得了不错的分类结果。然而,Navigator仍存在缺陷:1)Navigator未考虑不同位置间的联系,因此所提算法通过引入非局部模块与Navigator相结合,来加强模型的全局信息感知能力;2)针对非局部模块未建立特征通道间联系的缺陷,构建基于通道注意力机制的特征提取网络,使得网络关注更加重要的特征通道。最后,所提算法在3个公开的细粒度图像库CUB-200-2011,Stanford Cars和FGVC Aircraft上分别达到了88.1%,94.3%,92.0%的识别精度,并且相比Navigator有明显的精度提升。     

基于语义信息跨层特征融合的细粒度鸟类识别

有效识别各种鸟类目标具有重要的生态环境保护意义。针对不同种类鸟类之间差别细微、识别难度大等问题,提出一种基于语义信息跨层特征融合的细粒度鸟类识别模型。该模型由区域定位网络、特征提取网络和一种跨层特征融合网络(Cross-layer Feature Fusion Network,CFF-Net)组成。区域定位网络在没有局部语义标注的情况下,自动定位出局部有效信息区域;特征提取网络提取局部区域图像特征和全局图像特征;CFF-Net对多个局部和全局特征进行融合,提高最终分类性能。结果表明,该方法在Caltech-UCSD Birds200-2011(CUB200-2011)鸟类公共数据集上,取得了87.8%的分类准确率,高于目前主流的细粒度鸟类识别算法,表现出优异的分类性能。     

基于多粒度空间混乱的细粒度图像分类算法

细粒度图像分类是计算机视觉领域一个具有挑战性的任务,在实际场景中具有很高的应用价值。其中不同子类别的物体整体轮廓差异较小,微小的判别性局部区域是分类的关键。然而,这些重要的局部区域的尺度可能不同, 不能用单一的标准去衡量它们。为了解决这个问题,本文提出了多粒度空间混乱模块来帮助神经网络学习如何寻找到不同尺度的判别性细节。该模块首先将图片划分为不同粒度的局部区域,然后随机打乱并重组构成新的输入图片。经过处理的图片具有区域无关性,从而迫使网络更好地在不同粒度层次下寻找有判别力的局部区域并从中学习特征。在3个广泛使用的细粒度图像分类数据集上的实验证明本文提出的模块可以有效地帮助网络寻找判别性局部区域从而提升了准确率并且网络不需要图片的任何部位标注信息。     

融合渐进训练策略的logo图像分类

经济全球化赋予了logo巨大的商业价值,随着计算机视觉领域的发展,为logo分类与识别提供了更广阔的应用领域.本文针对logo图像的分类识别,为了提高模型对logo图像分类的能力,基于logo图像整体特征不显著且数量众多的特点,提出了用细粒度图像分类的方法渐进式多粒度拼图训练(progressive multi-granularity training of jigsaw patches, PMG-Net)对logo图像数据集进行分类.通过拼图生成器生成包含不同粒度信息的输入图像,再引入渐进式多粒度训练模块融合不同粒度的特征,融合后的特征更注重图像之间的细微差别,使logo图像分类的效果有显著提高.在提取输入图像特征时采用LeakyReLU (leaky rectified linear unit)激活函数保留图像中的负值特征信息,并引入通道注意力机制,调整特征通道的权重,增强特征信息指导能力以改进模型的分类效果.实验结果表明,本文在logo图像数据集上的分类精确率优于传统的分类方法.本文通过融合多粒度特征的渐进训练策略以及随机拼图生成器的方法实现了对logo图像的高效分类,为解决lo...     

基于局部特征融合的细粒度车辆识别

为有效提高基于局部检测的细粒度图像分类方法的工作效率,提出一个自适应通道分配模块,能主动分组表达相同语义信息的特征通道.此过程的学习由设计的判别性和多样性损失函数监督完成,利用多尺度深度可分离卷积,从已提取的全局图像特征中检测有助于分类的多样化局部信息.通过训练的网络具有强大的特征分配能力,在全局对象定位的基础上进一步...     

基于加强图像块相关性的细粒度图像分类方法

在细粒度图像分类任务中,提取出具有区分性的局部特征对识别图像之间的微小差异非常重要。基于ViT(vision transformer)框架的算法模型在计算机视觉各个研究领域取得了优异的表现。针对基于ViT框架的细粒度图像分类模型对图片局部区域关注度低的问题且为进一步加强图像块特征的上下文联系,提出了一种基于加强图像块相关性的细粒度图像分类方法。首先,提出了赋予图像块相关性权重的方法,并嵌套应用于不同层编码器中丰富不同层次特征信息,解决了ViT对图像局部特征关注不够的问题;其次,结合图像块的位置信息加强了局部特征上下文的联系,同时减少了噪声信息带来的干扰;最后,提出相似损失函数来学习细粒度图像中微小特征的差异性,优化模型的分类效果。在两个公开数据集CUB-200-2011和Standford Dogs上进行实验分别取得了91.33%、92.15%的准确率,提出的方法分别比基准模型ViT网络提升了0.63、0.45百分点,有效提升了细粒度图像分类效果,验证了方法的有效性。     

基于多粒度特征融合的叶片分类与分级方法

长期以来，已有很多工作致力于研究植物叶片分类，虽然它们在公开数据集上表现较好，但实际应用并不理想，且难以应用于更复杂的问题，如叶片分级，即要求在对叶片进行分类的基础上，再对同一类的叶片进行更细级别(质量等级)的划分。为此，提出了一种新的植物叶片分类以及分级模型，该模型关注叶片的多粒度信息，并将粗粒度与细粒度进行有效融合。该模型包含粗粒度和细粒度两个分支，由粒度混合损失将两个分支联系起来，促使模型逐步学习由粗到细的粒度表征。采用了多步骤训练方式，每一步提取不同层级的特征，实现浅层特征与深层特征的融合。此外，还提出了几何通道注意力模块，该模块由空间变换和双线性注意力池化组成，使模型可以关注图像中更具区分度的局部区域，提取出的特征更具区分性。所提方法在Flavia leaf和Swedish leaf两个公开的叶片分类数据集上分别达到了99.8%和99.7%的分类准确率，且在所构建的烟叶分级数据集上达到了71.9%的分级准确率，均超过了目前最优的方法。     

融合弱监督目标定位的细粒度小样本学习

目的 小样本学习旨在通过一幅或几幅图像来学习全新的类别。目前许多小样本学习方法基于图像的全局表征,可以很好地实现常规小样本图像分类任务。但是,细粒度图像分类需要依赖局部的图像特征,而基于全局表征的方法无法有效地获取图像的局部特征,导致很多小样本学习方法不能很好地处理细粒度小样本图像分类问题。为此,提出一种融合弱监督目标定位的细粒度小样本学习方法。方法 在数据量有限的情况下,目标定位是一个有效的方法,能直接提供最具区分性的区域。受此启发,提出了一个基于自注意力的互补定位模块来实现弱监督目标定位,生成筛选掩膜进行特征描述子的筛选。基于筛选的特征描述子,设计了一种语义对齐距离来度量图像最具区分性区域的相关性,进而完成细粒度小样本图像分类。结果 在miniImageNet数据集上,本文方法在1-shot和5-shot下的分类精度相较性能第2的方法高出0.56%和5.02%。在细粒度数据集Stanford Dogs和Stanford Cars数据集上,本文方法在1-shot和5-shot下的分类精度相较性能第2的方法分别提高了4.18%,7.49%和16.13,5.17%。在CUB 200-2011（Caltech-UCSD birds）数据集中,本文方法在5-shot下的分类精度相较性能第2的方法提升了1.82%。泛化性实验也显示出本文方法可以更好地同时处理常规小样本学习和细粒度小样本学习。此外,可视化结果显示出所提出的弱监督目标定位模块可以更完整地定位出目标。结论 融合弱监督目标定位的细粒度小样本学习方法显著提高了细粒度小样本图像分类的性能,而且可以同时处理常规的和细粒度的小样本图像分类。     

基于多分支注意力增强的细粒度图像分类

针对细粒度图像类间差距小、类内差距大的问题,文中提出以弱监督学习的方式使用多分支注意力增强卷积网络,从而实现细粒度图像分类.文中采用Inception-V3网络提取图像的基础特征,从中获取多个局部响应区域并进行特征融合,在此基础上采用注意力机制对图像关键区域进行自约束的局部裁剪和局部擦除,避免仅提取目标单个部位的特征,...     

结合双语义数据增强与目标定位的细粒度图像分类

细粒度图像分类旨在对属于同一基础类别的图像进行更细致的子类划分,其较大的类内差异和较小的类间差异使得提取局部关键特征成为关键所在。提出一种结合双语义数据增强与目标定位的细粒度图像分类算法。为充分提取具有区分度的局部关键特征,在训练阶段基于双线性注意力池化和卷积块注意模块构建注意力学习模块和信息增益模块,分别获取目标局部细节信息和目标重要轮廓这2类不同语义层次的数据,以双语义数据增强的方式提高模型准确率。同时,在测试阶段构建目标定位模块,使模型聚焦于分类目标整体,从而进一步提高分类准确率。实验结果表明,该算法在CUB-200-2011、FGVC Aircraft和Stanford Cars数据集中分别达到89.5%、93.6%和94.7%的分类准确率,较基准网络Inception-V3、双线性注意力池化特征聚合方式以及B-CNN、RA-CNN、MA-CNN等算法具有更好的分类性能。     

YOLOv3和双线性特征融合的细粒度图像分类

目的 细粒度图像分类是计算机视觉领域具有挑战性的课题,目的是将一个大的类别分为更详细的子类别,在工业和学术方面都有着十分广泛的研究需求。为了改善细粒度图像分类过程中不相关背景干扰和类别差异特征难以提取的问题,提出了一种将目标检测方法YOLOv3（you only look once）和双线性融合网络相结合的细粒度分类优化算法,以此提高细粒度图像分类的性能。方法 利用重新训练过的目标检测算法YOLOv3粗略确定目标在图像中的位置;使用背景抑制方法消除目标以外的信息干扰;利用融合不同通道、不同层级卷积层特征的方法对经典的细粒度分类算法双线性卷积神经网络（bilinear convolutional neural network,B-CNN）进行改进,优化分类性能,通过融合双线性网络中不同卷积层的特征向量,得到更加丰富的互补信息,从而提高细粒度分类精度。结果 实验结果表明,在CUB-200-2011（Caltech-UCSD Birds-200-2011）、Cars196和Aircrafts100数据集中,本文算法的分类准确率分别为86.3%、92.8%和89.0%,比经典的B-CNN细粒度分类算法分别提高了2.2%、1.5%和4.9%,验证了本文算法的有效性。同时,与已有细粒度图像分类算法相比也表现出一定的优势。结论 改进算法使用YOLOv3有效滤除了大量无关背景,通过特征融合方法来改进双线性卷积神经分类网络,丰富特征信息,使分类的结果更加精准。     

基于文本与视觉信息的细粒度图像分类

一般细粒度图像分类只关注图像局部视觉信息,但在一些问题中图像局部的文本 信息对图像分类结果有直接帮助,通过提取图像文本语义信息可以进一步提升图像细分类效果。 我们综合考虑了图像视觉信息与图像局部文本信息,提出一个端到端的分类模型来解决细粒度 图像分类问题。一方面使用深度卷积神经网络获取图像视觉特征,另一方面依据提出的端到端 文本识别网络,提取图像的文本信息,再通过相关性计算模块合并视觉特征与文本特征,送入 分类网络。最终在公共数据集 Con-Text 上测试该方法在图像细分类中的结果,同时也在 SVT 数据集上验证端到端文本识别网络的能力,均较之前方法获得更好的效果。     

基于中层细微特征提取与多尺度特征融合细粒度图像识别

在细粒度视觉识别领域,由于高度近似的类别之间差异细微,图像细微特征的精确提取对识别的准确率有着至关重要的影响。现有的相关热点研究算法中使用注意力机制提取类别特征已经成为一种趋势,然而这些算法忽略了不明显但可区分的细微部分特征,并且孤立了对象不同判别性区域之间的特征关系。针对这些问题,提出了基于中层细微特征提取与多尺度特征融合的图像细粒度识别算法。首先,利用通道与位置信息融合中层特征的权重方差度量提取图像显著特征,之后通过通道平均池化获得掩码矩阵抑制显著特征,并增强其他判别性区域细微特征的提取;然后,通过通道权重信息与像素互补信息获得通道与像素多尺度融合特征,以增强不同判别性区域特征的多样性与丰富性。实验结果表明,所提算法在数据集CUB-200-2011上达到89.52%的Top-1准确率、98.46%的Top-5准确率;在Stanford Cars数据集上达到94.64%的Top-1准确率、98.62%的Top-5准确率;在飞行器细粒度分类（FGVCAircraft）数据集上达到93.20%的Top-1准确率、97.98%的Top-5准确率。与循环协同注意力特征学习网络PCA-Net(...     

基于融合池化和注意力增强的细粒度视觉分类网络

细粒度视觉分类核心是提取图像判别式特征.目前大多数方法引入注意力机制,使网络聚焦于目标物体的重要区域.然而,这种方法只定位到目标物体的显著特征,无法囊括全部判别式特征,容易混淆具有相似特征的不同类别.因此,文中提出基于融合池化和注意力增强的细粒度视觉分类网络,旨在获得全面判别式特征.在网络末端,设计融合池化模块,包括全局平均池化、全局top-k池化和两者融合的三分支结构,获得多尺度判别式特征.此外,提出注意力增强模块,在注意力图的引导下通过注意力网格混合模块和注意力裁剪模块,获得2幅更具判别性的图像参与网络训练.在细粒度图像数据集CUB-200-2011、Stanford Cars、FGVC-Aircraft上的实验表明文中网络准确率较高,具有较强的竞争力.     

融合局部gabor相位特征和全局本征脸的人脸识别算法

提出一种融合局部gabor相位特征和全局本征脸特征进行人脸识别的方法.该方法采用多个分类器的集成,首先利用gabor滤波良好的空间位置与方向选择特性,用gabor滤波器对图像进行滤波,采用局部XOR算子提取滤波图像的局部gabor相位特征,通过Fisher判别式对每个频率和方向下的相位特征进行降维,融合各个频率和方向下的分类概率,得出局部特征分类信息;然后利用本征判别式方法,得出人脸图像的全局分类信息;最后融合局部和全局分类信息进行识别.通过在三个人脸库中的实验结果显示,本文提出的方法具有很好的识别性能.     

多层次知识自蒸馏联合多步骤训练的细粒度图像识别

细粒度图像识别具有类内差异大、类间差异小的特点,在智能零售、生物多样性检测和智慧交通等领域中有着广阔的应用场景.提取到判别性强的多粒度特征是提升细粒度图像识别精度的关键,而已有工作大多只在单一层次进行知识获取,忽略了多层次信息交互对于提取鲁棒性特征的有效性.另外一些工作通过引入注意力机制来找到局部判别区域,但这不可避免地增加了网络复杂度.为了解决这些问题,提出了多层次知识自蒸馏联合多步骤训练的细粒度图像识别（multi-level knowledge self-distillation with multi-step training for fine-grained image recognition, MKSMT）模型.该模型首先在网络浅层进行特征学习,然后在深层网络再次进行特征学习,并利用知识自蒸馏将深层网络知识迁移至浅层网络中,优化后的浅层网络又能帮助深层网络提取到更鲁棒的特征,进而提高整个模型的性能.实验结果表明,MKSMT在CUB-200-2011、 NA-Birds和Stanford Dogs这3个公开细粒度图像数据集上分别达到了92.8%、 92.6%和91.1%的分类...     

基于ViT的细粒度图像分类

为解决细粒度图像分类任务存在类内差异性和类间相似性大的问题，提出一种基于Vision Transformer(ViT)的细粒度图像分类方法。采取ViT作为特征编码网络，获取图像的全局特征表示；设计多级区域选择模块，捕捉细微的具有可判别性的层级化信息；利用一个简单且有效的中心损失函数，缩短深层特征与相应类中心在特征空间中的距离。在图像级标签的监督下，实现端到端的训练。结果在CUB-200-2011、NABirds以及Stanford Cars数据集上分别达到90.1%、90.2%和93.7%的分类准确率，超越当前最优算法。     

随机选择全局多样化细粒度图像分类

针对细粒度图像分类任务中潜在的可区分特征太过细微难以捕捉、忽视不同特征间的关系等问题,提出一种随机选择全局多样化分类网络模型.首先,尝试以ConvNeXt作为主干来提升分类性能,并设计随机消除增强选择策略(REBS),通过特征消除分支和特征增强分支相互作用,促进网络学习更多相关信息,捕获潜在的可区分特征;然后,提出全局多样化模块(GDM),对不同层次的特征图进行交互建模,提高网络对比线索的能力;最后,建立内标压印数据集,将细粒度算法应用于真伪鉴定工作,实现细粒度图像分类任务在自然场景下的实际应用.所提出方法在CUB-200-2011、Stanford Cars和FGVC-Aircraft三个公开数据集上分别达到了91.9%、93.8%和93.5%的准确率,相比其他先进对比方法性能有较大幅度提升.在自建的内标压印数据集上达到了96.8%的准确率,能够实现真伪图像的准确分类.