基于深度卷积神经网络的两阶段肺结节检测

针对传统肺结节检测中存在灵敏度低、假阳性高、小结节难检测的问题,提出一种基于深度卷积神经网络的两阶段肺结节检测框架.第一阶段使用特征金字塔子网提取肺部影像的多层次特征,引入多尺度区域建议子网用于在高灵敏度下检测出所有的候选结节;第二阶段设计级联卷积神经网络模型减少假阳性,通过保留分类错误样本用于重新训练模型,将多个模型结果进行投票选出最终分类结果.LUNA16数据集上的实验结果表明,所提框架灵敏度达到95.9％,检测效果优于其它算法,能够有效实现肺结节的准确检测.     

基于候选区域和并行卷积神经网络的行人检测

针对行人在部分自然场景图像中所占比例较小（以下简称小目标）,提取的特征容易丢失,检测准确率低的问题,提出基于候选区域和并行卷积神经网络（Parallel Convolutional Neural Network,PCNN）的行人检测方法。对于候选区域提取部分,改进了选择性搜索,使其更符合行人这一类别的候选区域提取;利用Edge Boxes对选择性搜索提取的大量预候选区域进行过滤,最终得到数量少、质量高的候选区域。在利用卷积神经网络（Convolutional Neural Network,CNN）进行特征提取时,针对深层卷积神经网络能够提取到更丰富更抽象的高层特征,但同时对于小目标容易造成特征丢失的问题,加入浅层网络组成并行卷积神经网络（Parallel Convolutional Neural Network,PCNN）提取深、浅层特征输出。最后将所提方法应用于行人检测,实验结果表明,所提方法对于小目标的检测准确率有较好的提升。     

基于多尺度特征结构的U-Net肺结节检测算法

针对肺结节低层特征在网络传输过程中的缺失问题,基于多尺度特征结构,提出一种改进的U-Net卷积神经网络肺结节检测算法。采用卷积操作与池化操作获取高层特征,通过密集网络使得特征信息在输入层和输出层之间高速流通,并结合扩张卷积生成多尺度特征,提高肺结节低层特征的利用率。实验结果表明,与传统U-Net卷积神经网络的肺结节检测算法相比,改进算法对于小型结节的检测准确率约提高20%,可实现更准确的肺部病灶区域定位。     

基于多注意力多尺度特征融合的图像描述生成算法

针对图像描述生成中对图像细节表述质量不高、图像特征利用不充分、循环神经网络层次单一等问题，提出基于多注意力、多尺度特征融合的图像描述生成算法。该算法使用经过预训练的目标检测网络来提取图像在卷积神经网络不同层上的特征，将图像特征分层输入多注意力结构中，依次将多注意力结构与多层循环神经网络相连，构造出多层次的图像描述生成网络模型。在多层循环神经网络中加入残差连接来提高网络性能，并且可以有效避免因为网络加深导致的网络退化问题。在MSCOCO测试集中，所提算法的BLEU-1和CIDEr得分分别可以达到0.804及1.167，明显优于基于单一注意力结构的自上而下图像描述生成算法；通过人工观察对比可知，所提算法生成的图像描述可以表现出更好的图像细节。     

面向多尺度交通标志的快速识别算法

由于光照、尺寸形变等因素,在自然条件下实时准确地检测和识别多尺度交通标志一直具有挑战性.针对该问题,论文提出一个面向多尺度交通标志的快速识别算法.首先,论文采用了一种基于多通道融合的输入方式,解决原始图像直接输入导致局部边缘刻画不明显的问题;同时,论文研究了一种注意力机制与多尺度特征相结合的交通标志检测算法.通过FPN网络获取多尺度特征图,同时在每个尺度的特征图中通过RPN网络定位出候选目标区域,最后候选目标区域的上下文信息与提取的目标多尺度特征进行拼接,该方法对小尺度的交通标志检测效果显著;最后,论文构建了一个多辅支卷积神经网络,在保持精度情况下,加快了交通标志的识别速度.实验表明,论文的方法有效地降低了交通标志的漏检率,同时显著提升了多尺度交通标志识别的实时性和准确性.     

基于特征金字塔网络的肺结节检测

针对计算机断层扫描（CT）影像中肺结节尺寸变化较大、尺寸小且不规则等特点导致的检测敏感度较低的问题,提出了基于特征金字塔网络（FPN）的肺结节检测方法。首先,利用FPN提取结节的多尺度特征,并强化小目标及目标边界细节的特征;其次,在FPN的基础上设计语义分割网络（名为掩模特征金字塔网络（Mask FPN））用于快速准确地分割提取肺实质,作为目标候选区域定位图像;并且,在FPN顶层添加反卷积层,采用多尺度预测策略改进快速区域卷积神经网络（Faster R-CNN）以提高检测性能;最后,针对肺结节数据集的正负样本不平衡问题,在区域候选网络（RPN）模块采用焦点损失函数以提高结节的检出率。所提方法在公开数据集LUNA16上进行实验,结果表明,利用FPN和反卷积层改进的新网络对结节检测效果有一定的帮助,采用焦点损失函数也有一定效果。综合多种改进,当平均每个扫描件的候选结节数为46.7时,所提方法的肺结节检测敏感度指标为95.7%,与其他卷积神经网络方法如Faster R-CNN、UNet等相比,具有较高的敏感性。所提方法能够较好地提取不同尺度上的结节特征,提高CT图像肺结节检测的敏感度,同时对于较小的结节也能有效检测,能更有效地辅助肺癌的诊断治疗。     

基于空洞卷积与特征增强的单阶段目标检测算法

基于卷积神经网络目标检测算法的浅层特征图包含丰富的细节信息,但缺乏语义信息,而深层特征图则相反。为充分利用浅层和深层特征图特征,解决多尺度目标检测问题,提出一种新的单阶段目标检测算法（AFE-SSD）。以SSD算法为基础,分别对该算法中相邻的2个特征图进行特征融合,从而丰富浅层特征层的语义信息。通过对并行空洞卷积机制进行改进,构建多尺度特征提取模块,将融合后的特征图通入多尺度特征提取模块的方式丰富其多尺度信息,同时提升主干网络的特征提取能力。在PASCAL VOC2007测试集上的实验结果表明,AFE-SSD算法的mAP为79.8%,检测速度为58.8 frame/s,与SSD、DSSD算法相比,mAP分别提升了2.4和1.2个百分点,验证了所提特征融合方式及多尺度提取模块的有效性。     

基于多特征融合卷积神经网络的显著性检测

随着深度学习技术的发展以及卷积神经网络在众多计算机视觉任务中的突出表现,基于卷积神经网络的深度显著性检测方法成为显著性检测领域的主流方法。但是,卷积神经网络受卷积核尺寸的限制,在网络底层只能在较小范围内提取特征,不能很好地检测区域内不显著但全局显著的对象;其次,卷积神经网络通过堆叠卷积层的方式可获得图像的全局信息,但在信息由浅向深传递时,会导致信息遗失,同时堆叠太深也会导致网络难以优化。基于此,提出一种基于多特征融合卷积神经网络的显著性检测方法。使用多个局部特征增强模块和全局上下文建模模块对卷积神经网络进行增强,利用局部特征增强模块增大特征提取范围的同时,采用全局上下文建模获得特征图的全局信息,有效地抑制了区域内显著而全局不显著的物体对显著性检测的干扰; 能够同时提取多尺度局部特征和全局特征进行显著性检测,有效地提升了检测结果的准确性。最后,通过实验对所提方法的有效性进行验证并和其它11种显著性检测方法进行对比,结果表明所提方法能提升显著性检测结果的准确性且优于参与比较的11种方法。     

基于特征金字塔网络的肺结节检测

针对计算机断层扫描（CT）影像中肺结节尺寸变化较大、尺寸小且不规则等特点导致的检测敏感度较低的问题，提出了基于特征金字塔网络（FPN）的肺结节检测方法。首先，利用FPN提取结节的多尺度特征，并强化小目标及目标边界细节的特征；其次，在FPN的基础上设计语义分割网络（名为掩模特征金字塔网络（Mask FPN））用于快速准确地分割提取肺实质，作为目标候选区域定位图像；并且，在FPN顶层添加反卷积层，采用多尺度预测策略改进快速区域卷积神经网络（Faster R-CNN）以提高检测性能；最后，针对肺结节数据集的正负样本不平衡问题，在区域候选网络（RPN）模块采用焦点损失函数以提高结节的检出率。所提方法在公开数据集LUNA16上进行实验，结果表明，利用FPN和反卷积层改进的新网络对结节检测效果有一定的帮助，采用焦点损失函数也有一定效果。综合多种改进，当平均每个扫描件的候选结节数为46.7时，所提方法的肺结节检测敏感度指标为95.7%，与其他卷积神经网络方法如Faster R-CNN、UNet等相比，具有较高的敏感性。所提方法能够较好地提取不同尺度上的结节特征，提高CT图像肺结节检测的敏感度，同时对于较小的结节也能有效检测，能更有效地辅助肺癌的诊断治疗。     

一种基于注意力机制的小目标检测深度学习模型

小目标检测用来识别图像中小像素尺寸目标。传统目标识别算法泛化性差,而通用的深度卷积神经网络算法容易丢失小目标的特征,对小目标识别的效果不甚理想。针对以上问题,提出了一种基于注意力机制的小目标检测深度学习模型AM-R-CNN,该模型在ResNet101主干网络和候选区域生成网络中使用了通道域注意力和空间域注意力,通道域注意力模块实现了通道维度上的特征加权标定,空间域注意力模块实现了空间维度上的特征聚焦,从而提升了小目标的捕获效果。此外,模型使用数据增强技术和多尺度特征融合技术,保证了小目标特征提取的有效性。在遥感影像数据集上的识别船只实验表明,注意力模块可带来小目标检测的性能提升。     

基于改进Mosaic数据增强和特征融合的Logo检测

近年来,Logo检测在知识产权保护和产品品牌管理等领域得到了广泛应用。针对Logo检测中的复杂背景和多尺度问题,提出了一种改进Mosaic数据增强和特征融合的Logo检测算法。将六张原始图片随机翻转、缩放和拼接构成合成图像,与单张图像和由四张原始图片合成的图像一起作为YOLOv4模型的训练输入,并确定三种输入形式的最优比例,同时使用一种新的训练策略,改进的Mosaic数据增强方法丰富了Logo对象的尺度和背景,使模型更好地学习全局和局部特征;在路径整合网络(PANet)的基础上引入跨层连接、重复堆叠、直接连接和加权特征融合等操作,改进的PANet扩大了模型感受野,增强了模型的多尺度特征表达能力。实验结果表明,提出的MP-YOLOv4算法在减小21.7%模型大小的同时, IoU(Intersection of Union)等于0.5时的平均精度上达到了67.4%,较YOLOv4提高了2.4%,同时在多尺度目标上的检测性能得到了改善。     

基于融合FPN和Faster R-CNN的行人检测算法

针对多尺度行人检测的问题,本文提出一种基于融合特征金字塔网络（Feature pyramid networks,FPN）和Faster R-CNN(Faster region convolutional neural network)的行人检测算法。首先,对FPN和区域建议网络（Region proposal networks,RPN）进行融合;然后,对FPN和Fast R-CNN进行融合;最后,在Caltech数据集、KITTI数据集和ETC数据集上分别对融合FPN和Faster R-CNN的行人检测算法进行训练和测试。该算法在Caltech数据集、KITTI数据集和ETC数据集上的mAP (mean Average Precision)分别达到69.72%, 69.76%和89.74%。与Faster R-CNN相比,该算法不仅提高了行人检测精度,而且在多尺度行人检测的问题上也获得了较为满意的检测效果。     

基于多尺度特征卷积神经网络的目标定位

针对实际应用中诸多数据集标签部分缺失、无定位标注等问题，提出了基于多尺度特征卷积神经网络的弱监督定位算法。其核心思想是利用神经网络分层的特性，在多层卷积层上使用梯度加权类激活映射，生成梯度金字塔模型，并通过均值滤波计算特征质心位置，利用置信强度映射和阈值梯减模块产生连接的像素段，围绕最大边界标注进行弱监督定位。在标准测试集上的实验结果表明，该算法能够在存在大量类别、多尺度图像的情况下完成目标定位，具有较高的精确度。     

基于多尺度卷积的船舶行为识别方法

针对复杂海洋环境下人工监管船舶行为效率低的问题,提出了一种基于多尺度卷积神经网络的船舶行为识别方法。首先,从船舶自动识别系统（AIS）中获取海量船舶行驶数据,并提取出具有判别力的船舶行为轨迹;然后,根据轨迹数据的特性,利用多尺度卷积设计并实现了针对船舶轨迹数据的行为识别网络,并且使用特征通道加权以及长短时记忆网络（LSTM）来提高算法的准确率。在船舶行为数据集上的实验结果表明,对于指定长度的船舶轨迹,所提识别网络能够达到92.1%的识别准确率,相较于传统的卷积神经网络提高了5.9个百分点,并且在稳定性以及收敛速度上都有明显提升。该方法能够有效地提高船舶行为的识别精度,为海洋监管部门提供高效的技术支持。     

基于区域自适应多尺度卷积的单声道语音增强算法

卷积神经网络的感受野大小与卷积核的尺寸相关,传统的卷积采用了固定大小的卷积核,限制了网络模型的特征感知能力;此外,卷积神经网络使用参数共享机制,对空间区域中所有的样本点采用了相同的特征提取方式,然而带噪频谱图噪声信号与干净语音信号的分布存在差异,特别是在复杂噪声环境下,使得传统卷积方式难以实现高质量的语音信号特征提取和过滤.为了解决上述问题,提出了多尺度区域自适应卷积模块,利用多尺度信息提升模型的特征感知能力;根据对应采样点的特征值自适应地分配区域卷积权重,实现区域自适应卷积,提升模型过滤噪声的能力.在TIMIT公开数据集上的实验表明,提出的算法在语音质量和可懂度的评价指标上取得了更优的实验结果.     

基于多尺度卷积神经网络的立体匹配算法研究

针对传统障碍物检测中的立体匹配算法存在特征提取不充分，在复杂场景和光照变化明显等区域存在误匹配率较高，算法所获视差图精度较低等问题，提出了一种基于多尺度卷积神经网络的立体匹配方法。首先，在匹配代价计算阶段，建立了一种基于多尺度卷积神经网络模型，采用多尺度卷积神经网络捕获图像的多尺度特征。为增强模型的抗干扰和快速收敛能力，在原有损失函数中提出改进，使新的损失函数在训练时可以由一正一负两个样本同时进行训练，缩短了模型训练时间。其次，在代价聚合阶段，构造一个全局能量函数，将二维图像上的最优问题分解为四个方向上的一维问题，利用动态规划的思想，得到最优视差。最后，通过左右一致性检测对所得视差进行进一步精化，得到最终视差图。在Middlebury数据集提供的标准立体匹配图像测试对上进行了对比实验，经过实验验证算法的平均误匹配率为4.94%，小于对比实验结果，并提高了在光照变化明显以及复杂区域的匹配精度，得到了高精度视差图。     

煤矿井下行人检测算法

针对井下光照不均匀、行人特征与背景的相似度高等导致基于计算机视觉的行人检测技术在井下应用面临很大挑战的问题,提出采用Faster区域卷积神经网络(RCNN)进行煤矿井下行人检测。Faster RCNN行人检测算法采用区域建议网络(RPN)生成候选区域,RPN与Fast RCNN共享卷积层,以提高网络训练和检测速度;在图像特征提取过程中采用动态自适应池化方法对不同池化域进行自适应池化操作,提高了检测准确性。实验结果表明,该算法对于不同环境下图像中的行人均具有较好的检测效果。     

一种多尺度卷积神经网络的人脸检测模型

卷积神经网络在检测不同尺度的人脸时所需要的计算量很大,检测过程由多个分离的步骤组成,过于复杂。针对这两方面的不足,提出一种多尺度卷积神经网络模型。根据卷积神经网络各个层具有大小不同的感受野,从不同层提取多个尺度的特征向量分别进行人脸分类与回归,并将网络的全连接层改成卷积层,以适应不同大小的图片输入。该方法将人脸检测的多个步骤集成到一个卷积神经网络中,降低了模型复杂度。实验结果表明,相同测试条件下,所提方法相比其他人脸检测模型在准确率和检测速度上均有显著提升。