新型雷达辐射源识别

目的 雷达辐射源识别是指先提取雷达辐射源信号特征,再将特征输入分类器进行识别。随着电子科技水平的提高,各种干扰技术应用于雷达辐射源信号中,使得信号个体特征差异越来越不明显,仅靠传统的模板匹配、分类器设计、决策匹配等辐射源识别技术难以提取信号可辨性特征。针对这一问题,利用深度学习良好的数据解析能力,提出了一种基于卷积神经网络的辐射源识别方法。方法 根据雷达辐射源信号的特点,对未知辐射源信号提取频域、功率谱、信号包络、模糊函数代表性切片等传统域特征,从中获得有效的训练样本特征集合,利用卷积神经网络自动获取训练样本深层个体特征得到辐射源识别模型,将其用于所有测试样本中,获得辐射源识别结果。结果 在不同域特征下对卷积神经网络的识别性能进行测试实验,并将本文方法与基于机器学习和基于深度强化学习的深度Q网络模型（depth Q network,DQN）识别算法进行对比,结果表明,当卷积神经网络的输入为频域特征时,本文方法的识别准确率达100%,相比支持向量机（support vector machine,SVM）提高了0.9%,当输入为模糊函数切片特征和频域时,本文方法的平均识别准确率与SVM模型、极限学习机（extreme learning machine,ELM）分类器和DQN算法相比,分别提高了16.13%、1.87%和0.15%。结论 实验结果表明本文方法能有效提高雷达辐射源信号的识别准确率。     

基于中层时空特征的人体行为识别

目的 人体行为识别是计算机视觉领域的一个重要研究课题,具有广泛的应用前景.针对局部时空特征和全局时空特征在行为识别问题中的局限性,提出一种新颖、有效的人体行为中层时空特征.方法 该特征通过描述视频中时空兴趣点邻域内局部特征的结构化分布,增强时空兴趣点的行为鉴别能力,同时,避免对人体行为的全局描述,能够灵活地适应行为的类内变化.使用互信息度量中层时空特征与行为类别的相关性,将视频识别为与之具有最大互信息的行为类别.结果 实验结果表明,本文的中层时空特征在行为识别准确率上优于基于局部时空特征的方法和其他方法,在KTH数据集和日常生活行为(ADL)数据集上分别达到了96.3%和98.0%的识别准确率.结论 本文的中层时空特征通过利用局部特征的时空分布信息,显著增强了行为鉴别能力,能够有效地识别多种复杂人体行为.     

基于多级深度网络架构的群体行为分析模型研究

群体行为的多层次深度分析是行为识别领域亟待解决的重要问题。在深度神经网络研究的基础上,提出了群体行为识别的层级性分析模型。基于调控网络的迁移学习,实现了行为群体中多人体的时序一致性检测;通过融合时空特征学习,完成了群体行为中时长无约束的个体行为识别;通过场景中个体行为类别、交互场景上下文信息的融合,实现了对群体行为稳定有效的识别。在公用数据集上进行的大量实验表明,与现有方法相比,该模型在群体行为分析识别方面具有良好的效果。     

关键语义区域链提取的视频人体行为识别

目的 视频中的人体行为识别技术对智能安防、人机协作和助老助残等领域的智能化起着积极的促进作用,具有广泛的应用前景。但是,现有的识别方法在人体行为时空特征的有效利用方面仍存在问题,识别准确率仍有待提高。为此,本文提出一种在空间域使用深度学习网络提取人体行为关键语义信息并在时间域串联分析从而准确识别视频中人体行为的方法。方法 根据视频图像内容,剔除人体行为重复及冗余信息,提取最能表达人体行为变化的关键帧。设计并构造深度学习网络,对图像语义信息进行分析,提取表达重要语义信息的图像关键语义区域,有效描述人体行为的空间信息。使用孪生神经网络计算视频帧间关键语义区域的相关性,将语义信息相似的区域串联为关键语义区域链,将关键语义区域链的深度学习特征计算并融合为表达视频中人体行为的特征,训练分类器实现人体行为识别。结果 使用具有挑战性的人体行为识别数据集UCF （University of Central Florida）50对本文方法进行验证,得到的人体行为识别准确率为94.3%,与现有方法相比有显著提高。有效性验证实验表明,本文提出的视频中关键语义区域计算和帧间关键语义区域相关性计算方法能够有效提高人体行为识别的准确率。结论 实验结果表明,本文提出的人体行为识别方法能够有效利用视频中人体行为的时空信息,显著提高人体行为识别准确率。     

基于双流非局部残差网络的行为识别方法

针对传统卷积神经网络（CNN）对人体行为动作仅能提取局部特征易导致相似行为动作识别准确率不高的问题,提出了一种基于双流非局部残差网络（NL-ResNet）的行为识别方法。首先提取视频的RGB帧和密集光流图,分别作为空间流和时间流网络的输入,并通过角落裁剪和多尺度相结合的预处理方法进行数据增强;其次分别利用残差网络的残差块提取视频的局部表观特征和运动特征,再通过在残差块之后接入的非局部CNN模块提取视频的全局信息,实现网络局部特征和全局特征的交叉提取;最后将两个分支网络分别通过A-softmax损失函数进行更精细的分类,并输出加权融合后的识别结果。该方法能充分利用局部和全局特征提高模型的表征能力。在UCF101数据集上,NL-ResNet取得了93.5%的识别精度,与原始双流网络相比提高了5.5个百分点。实验结果表明,所提模型能更好地提取行为特征,有效提高行为识别的准确率。     

区域建议网络的细粒度车型识别

目的 细粒度车型识别旨在通过任意角度及场景下的车辆外观图像识别出其生产厂家、品牌型号、年款等信息,在智慧交通、安防等领域具有重要意义。针对该问题,目前主流方法已由手工特征提取向卷积神经网络为代表的深度学习方法过渡。但该类方法仍存在弊端,首先是识别时须指定车辆的具体位置,其次是无法充分利用细粒度目标识别其视觉差异主要集中在关键的目标局部的特点。为解决这些问题,提出基于区域建议网络的细粒度识别方法,并成功应用于车型识别。方法 区域建议网络是一种全卷积神经网络,该方法首先通过卷积神经网络提取图像深层卷积特征,然后在卷积特征上滑窗产生区域候选,之后将区域候选的特征经分类层及回归层得到其为目标的概率及目标的位置,最后将这些区域候选通过目标检测网络获取其具体类别及目标的精确位置,并通过非极大值抑制算法得到最终识别结果。结果 该方法在斯坦福BMW-10数据集的识别准确率为76.38%,在斯坦福Cars-196数据集识别准确率为91.48%,不仅大幅领先于传统手工特征方法,也取得了与目前最优的方法相当的识别性能。该方法同时在真实自然场景中取得了优异的识别效果。结论 区域建议网络不仅为目标检测提供了目标的具体位置,而且提供了具有区分度的局部区域,为细粒度目标识别提供了一种新的思路。该方法克服了传统目标识别对于目标位置的依赖,并且能够实现一图多车等复杂场景下的车型细粒度识别,具有更好的鲁棒性及实用性。     

多模态零样本人体动作识别

目的 在人体行为识别算法的研究领域,通过视频特征实现零样本识别的研究越来越多。但是,目前大部分研究是基于单模态数据展开的,关于多模态融合的研究还较少。为了研究多种模态数据对零样本人体动作识别的影响,本文提出了一种基于多模态融合的零样本人体动作识别（zero-shot human action recognition framework based on multimodel fusion, ZSAR-MF）框架。方法 本文框架主要由传感器特征提取模块、分类模块和视频特征提取模块组成。具体来说,传感器特征提取模块使用卷积神经网络（convolutional neural network, CNN）提取心率和加速度特征;分类模块利用所有概念（传感器特征、动作和对象名称）的词向量生成动作类别分类器;视频特征提取模块将每个动作的属性、对象分数和传感器特征映射到属性—特征空间中,最后使用分类模块生成的分类器对每个动作的属性和传感器特征进行评估。结果 本文实验在Stanford-ECM数据集上展开,对比结果表明本文ZSAR-MF模型比基于单模态数据的零样本识别模型在识别准确率上提高了4 %左右。结论 本文所提出的基于多模态融合的零样本人体动作识别框架,有效地融合了传感器特征和视频特征,并显著提高了零样本人体动作识别的准确率。     

SAR图像目标识别的卷积神经网模型

目的 合成孔径雷达图像目标识别可以有效提高合成孔径雷达数据的利用效率。针对合成孔径雷达图像目标识别滤波处理耗时长、识别精度不高的问题,本文提出一种卷积神经网络模型应用于合成孔径雷达图像目标识别。方法 首先,针对合成孔径雷达图像特点设计特征提取部分的网络结构;其次,代价函数中引入L2范数提高模型的抗噪性能和泛化性;再次,全连接层使用Dropout减小网络的运算量并提高泛化性;最后研究了滤波对于网络模型的收敛速度和准确率的影响。结果 实验使用美国运动和静止目标获取与识别数据库,10类目标识别的实验结果表明改进后的卷积神经网络整体识别率（包含变体）由93.76%提升至98.10%。通过设置4组对比实验说明网络结构的改进和优化的有效性。卷积神经网络噪声抑制实验验证了卷积神经网络的特征提取过程对于SAR图像相干斑噪声有抑制作用,可以省去耗时的滤波处理。结论 本文提出的卷积神经网络模型提高了网络的准确率、泛化性,无需耗时的滤波处理,是一种合成孔径雷达图像目标识别的有效方法。     

面向SAR目标识别的深度卷积神经网络结构设计

目的 针对用于SAR （synthetic aperture radar） 目标识别的深度卷积神经网络模型结构的优化设计难题,在分析卷积核宽度对分类性能影响基础上,设计了一种适用于SAR目标识别的深度卷积神经网络结构。方法 首先基于二维随机卷积特征和具有单个隐层的神经网络模型-超限学习机分析了卷积核宽度对SAR图像目标分类性能的影响;然后,基于上述分析结果,在实现空间特征提取的卷积层中采用多个具有不同宽度的卷积核提取目标的多尺度局部特征,设计了一种适用于SAR图像目标识别的深度模型结构;最后,在对MSTAR （moving and stationary target acquisition and recognition） 数据集中的训练样本进行样本扩充基础上,设定了深度模型训练的超参数,进行了深度模型参数训练与分类性能验证。结果 实验结果表明,对于具有较强相干斑噪声的SAR图像而言,采用宽度更大的卷积核能够提取目标的局部特征,提出的模型因能从输入图像提取目标的多尺度局部特征,对于10类目标的分类结果（包含非变形目标和变形目标两种情况）接近或优于已知文献的最优分类结果,目标总体分类精度分别达到了98.39%和97.69%,验证了提出模型结构的有效性。结论 对于SAR图像目标识别,由于与可见光图像具有不同的成像机理,应采用更大的卷积核来提取目标的空间特征用于分类,通过对深度模型进行优化设计能够提高SAR图像目标识别的精度。     

卷积神经网络在掌纹识别中的性能评估

目的 掌纹识别技术作为一种新兴的生物特征识别技术越来越受到广泛重视。深度学习是近10年来人工智能领域取得的重要突破。但是,基于深度学习的掌纹识别相关研究还比较初步,尤其缺乏深入的分析和讨论,且已有的工作使用的都是比较简单的神经网络模型。为此,本文使用多种卷积神经网络对掌纹识别进行性能评估。方法 选取比较典型的8种卷积神经网络模型,在5个掌纹数据库上针对不同网络模型、学习率、网络层数、训练数据量等进行性能评估,展开实验,并与经典的传统掌纹识别方法进行比较。结果 在不同卷积神经网络识别性能评估方面,ResNet和DenseNet超越了其他网络,并在PolyU M_B库上实现了100%的识别率。针对不同学习率、网络层数、训练数据量的实验发现,5×10^-5为比较合适的识别率;网络层数并非越深越好,VGG-16与VGG-19的识别率相当,ResNet层数由18层逐渐增加到50层,识别率则逐渐降低;参与网络训练的数据量总体来说越多越好。对比传统的非深度学习方法,卷积神经网络在识别效果方面还存在一定差距。结论 实验结果表明,对于掌纹识别,卷积神经网络也能获得较好的识别效果,但由于训练数据量不充分等原因,与传统算法的识别性能还有差距。基于卷积神经网络的掌纹识别研究还需要进一步深入开展。     

基于层级注意力模型的视频序列表情识别

长短期记忆网络(LSTM)广泛应用于视频序列的人脸表情识别,针对单层LSTM表达能力有限,在解决复杂问题时其泛化能力易受制约的不足,提出一种层级注意力模型:使用堆叠LSTM学习时间序列数据的分层表示,利用自注意力机制构建差异化的层级关系,并通过构造惩罚项,进一步结合损失函数优化网络结构,提升网络性能.在CK+和MMI数据集上的实验结果表明,由于构建了良好的层次级别特征,时间序列上的每一步都从更感兴趣的特征层级上挑选信息,相较于普通的单层LSTM,层级注意力模型能够更加有效地表达视频序列的情感信息.     

基于聚类关联网络的群组行为识别

目前群组行为识别方法没有充分利用群组关联信息而导致群组识别精度无法有效提升,针对这个问题,提出了基于近邻传播算法（AP）的层次关联模块的深度神经网络模型,命名为聚类关联网络（CRN）。首先,利用卷积神经网络（CNN）提取场景特征,再利用区域特征聚集提取场景中的人物特征。然后,利用AP的层次关联网络模块提取群组关联信息。最后,利用长短期记忆网络（LSTM）融合个体特征序列与群组关联信息,并得到最终的群组识别结果。与多流卷积神经网络（MSCNN）方法相比,CRN方法在Volleyball数据集与Collective Activity数据集上的识别准确率分别提升了5.39与3.33个百分点。与置信度能量循环网络（CERN）方法相比,CRN方法在Volleyball数据集与Collective Activity数据集上的识别准确率分别提升了8.7与3.14个百分点。实验结果表明,CRN方法在群体行为识别任务中拥有更高的识别准确精度。     

基于聚类关联网络的群组行为识别

目前群组行为识别方法没有充分利用群组关联信息而导致群组识别精度无法有效提升，针对这个问题，提出了基于近邻传播算法（AP）的层次关联模块的深度神经网络模型，命名为聚类关联网络（CRN）。首先，利用卷积神经网络（CNN）提取场景特征，再利用区域特征聚集提取场景中的人物特征。然后，利用AP的层次关联网络模块提取群组关联信息。最后，利用长短期记忆网络（LSTM）融合个体特征序列与群组关联信息，并得到最终的群组识别结果。与多流卷积神经网络（MSCNN）方法相比，CRN方法在Volleyball数据集与Collective Activity数据集上的识别准确率分别提升了5.39与3.33个百分点。与置信度能量循环网络（CERN）方法相比，CRN方法在Volleyball数据集与Collective Activity数据集上的识别准确率分别提升了8.7与3.14个百分点。实验结果表明，CRN方法在群体行为识别任务中拥有更高的识别准确精度。     

采用Transformer网络的视频序列表情识别

目的 相比于静态人脸表情图像识别,视频序列中的各帧人脸表情强度差异较大,并且含有中性表情的帧数较多,然而现有模型无法为视频序列中每帧图像分配合适的权重。为了充分利用视频序列中的时空维度信息和不同帧图像对视频表情识别的作用力差异特点,本文提出一种基于Transformer的视频序列表情识别方法。方法 首先,将一个视频序列分成含有固定帧数的短视频片段,并采用深度残差网络对视频片段中的每帧图像学习出高层次的人脸表情特征,从而生成一个固定维度的视频片段空间特征。然后,通过设计合适的长短时记忆网络（long short-term memory network,LSTM）和Transformer模型分别从该视频片段空间特征序列中进一步学习出高层次的时间维度特征和注意力特征,并进行级联输入到全连接层,从而输出该视频片段的表情分类分数值。最后,将一个视频所有片段的表情分类分数值进行最大池化,实现该视频的最终表情分类任务。结果 在公开的BAUM-1s （Bahcesehir University multimodal）和RML （Ryerson Multimedia Lab）视频情感数据集上的试验结果表明,该方法分别取得了60.72%和75.44%的正确识别率,优于其他对比方法的性能。结论 该方法采用端到端的学习方式,能够有效提升视频序列表情识别性能。     

基于分块注意力机制和交互位置关系的群组活动识别

复杂场景下的群体活动识别是一项具有挑战性的任务,它涉及一组人在场景中的相互作用和相对空间位置关系。针对当前复杂场景下群组行为识别方法缺乏精细化设计以及没有充分利用个体间交互式特征的问题,提出了基于分块注意力机制和交互位置关系的网络框架,进一步考虑个体肢体语义特征,同时挖掘个体间交互特征相似性与行为一致性的关系。首先,采用原始视频序列和光流图像序列作为网络的输入,并引入一种分块注意力模块来细化个体的肢体运动特征;然后,将空间位置和交互式距离作为个体的交互特征;最后,将个体运动特征和空间位置关系特征融合为群体场景无向图的节点特征,并利用图卷积网络（GCN）进一步捕获全局场景下的活动交互,从而识别群体活动。实验结果表明,此框架在两个群组行为识别数据集（CAD和CAE）上分别取得了92.8%和97.7%的识别准确率,在CAD数据集上与成员关系图（ARG）和置信度能量循环网络（CERN）相比识别准确率分别提高了1.8个百分点和5.6个百分点,同时结合消融实验结果验证了所提算法有较高的识别精度。     

基于卷积长短时记忆网络的人体行为识别研究

人体行为识别利用深度学习网络模型自动提取数据的深层特征,但传统机器学习算法存在依赖手工特征提取、模型泛化能力差等问题。提出基于空时特征融合的深度学习模型（CLT-net）用于人体行为识别。采用卷积神经网络（CNN）自动提取人体行为数据的深层次隐含特征,利用长短时记忆（LSTM）网络构建时间序列模型,学习人体行为特征在时间序列上的长期依赖关系。在此基础上,通过softmax分类器实现对不同人体行为分类。在DaLiAc数据集的实验结果表明,相比CNN、LSTM、BP模型,CLT-net模型对13种人体行为的总体识别率达到了97.6%,具有较优的人体行为识别分类性能。     

视频群体行为识别综述

群体行为识别是指给定一个包含多人场景的视频,模型需要识别出视频中多个人物正在共同完成的群体行为.群体行为识别是视频理解中的一个重要问题,可以被应用在运动比赛视频分析、监控视频识别、社交行为理解等现实场景中.多人场景视频较为复杂,时间和空间上的信息十分丰富,对模型提取关键信息的能力要求更高.模型只有高效地建模场景中的层次化关系,并为人物群体提取有区分性的时空特征,才能准确地识别出群体行为.由于其广泛的应用需求,群体行为识别问题受到了研究人员的广泛关注.对近几年来群体行为识别问题上的大量研究工作进行了深入分析,总结出了群体行为识别研究所面临的主要挑战,系统地归纳出了6种类型的群体行为识别方法,包含传统非深度学习识别方法以及基于深度学习技术的识别方法,并对未来研究的可能方向进行了展望.     

基于CNN-LSTM的活动识别方法

在识别活动时,传统的循环神经网络RNN识别方法不考虑传感器活动数据之间依赖性强的问题,导致识别准确率降低。为了提高识别准确率,解决活动数据依赖性强的问题,用长短期记忆网络LSTM进行活动识别,LSTM在考虑当前点输入的同时考虑先前点的输出,能够保持数据之间的强依赖性。但是,LSTM在处理传感器活动数据的特征提取方面时间效率不高,而卷积神经网络CNN能共享卷积核,且可以从杂乱无章的数据中提取出明显特征向量。提出一种基于CNN-LSTM的活动识别方法CLAR,利用CNN能够很好地提取出活动序列数据中的特征向量,并将提取出的特征向量作为LSTM的输入,利用LSTM门限之间的相互作用进行活动识别,使得依赖性很强的活动数据成为活动识别的优势,进而提高活动识别的准确率和时间效率。实验表明,CLAR方法的识别准确率比单一神经网络活动识别方法的准确率提高了9%,时间平均缩短了10%。     

基于LSTM的北斗卫星信号识别方法研究

为有效降低和抵御干扰对信号接收与定位的影响,提高导航系统的稳定性和可靠性,设计基于LSTM的北斗卫星信号识别与抗干扰方法,以无失真地利用BDS信号。对北斗卫星真实信源实施信号调制,获取卫星信号调制样式识别算法的输入信号。设计基于LSTM的卫星信号调制样式识别算法,模型为一个传统LSTM网络与CNN网络级联的新型LSTM网络,通过CNN网络能够实施I、Q数据间特征的提取,利用LSTM网络提取数据中时序特征,并对其特征进行融合,实现北斗卫星信号的识别。并设计结合空域抗干扰技术与时域抗干扰技术的空时自适应滤波约束算法,实现北斗卫星信号窄带与宽带干扰的共同抑制,以有效提高识别的效果。实验测试结果表明,设计方法的识别准确率整体较高,最高达到接近90%,抗干扰后输出信干比最高达到78.52dB。