融入频域特征的航天复合材料缺陷智能检测北大核心CSCD

针对传统人力无损检测识别方式存在的准确度与可靠性不足,且处理缺陷种类单一的问题,本文提出了一种融入频域特征的航天复合材料缺陷检测算法。首先,为了提高缺陷图像的特征提取效果,在特征提取骨干网络中添加图像的频域输入信息;其次,为了提高缺陷的可视化效果和检测精度,提出信息专注模块,并在面具R-CNN(mask region-based convolutional neural network, Mask R-CNN)的基础上,改进分割掩模损失函数;最后,结合级联R-CNN(cascade region-based convolutional neural network, Cascade R-CNN)结构,形成了新的实例分割网络。此外,在航天复合材料缺陷X射线图像数据集中对提出的实例分割网络进行了实验验证,模型检测的平均准确度达到了95.3%,与Mask R-CNN、级联面具R-CNN(cascade mask region-based convolutional neural network, Cascade Mask R-CNN)等实例分割算法相比,取得了更为优良的效果。该研究成果已应用于实际工业生产中几种常见航天复合材料缺陷的智能检测。     

基于深度卷积神经网络的输电线路可见光图像目标检测

为了检测输电线路可见光图像中的塔材、玻璃绝缘子和复合绝缘子,本文采用了一种基于深度卷积神经网络的技术。通过有人直升机搭载高清相机拍摄19条不同的输电线路近600张图片,对图片中的背景、塔材、玻璃绝缘子和复合绝缘子目标进行人工标注及分块,采用数据扩展生成包含15万个样本的输电线路图像库。构造5层深度卷积神经网络,首先用Cifar-100数据集对网络进行预训练,然后用输电线路图像库进行网络调优。本文方法在检测真阳率为90%时,假阳率低于10%,明显优于传统方法,可用于输电线路可见光图像中的塔材、玻璃绝缘子和复合绝缘子检测,检测结果可用于诊断参考或进一步的目标状态分析。可对输电线路可见光图像中的塔材和绝缘子目标进行检测,并可扩展到其它类型目标的检测。     

基于级联卷积神经网络的图像篡改检测算法

基于卷积神经网络的图像篡改检测算法利用卷积神经网络的学习能力可以实现不依赖于单一图像属性的图像篡改检测,弥补传统图像篡改检测方法依赖单一图像属性、适用度不高的缺陷。利用深层多神经元的单一网络结构的图像篡改检测算法虽然可以学习更高级的语义信息,但检测定位篡改区域效果并不理想。该文提出一种基于级联卷积神经网络的图像篡改检测算法,在卷积神经网络所展示出来的普遍特性的基础上进一步探究其深层次的特性,利用浅层稀神经元的级联网络结构弥补以往深层多神经元的单一网络结构在图像篡改检测中的缺陷。该文提出的检测算法由级联卷积神经网络和自适应筛选后处理两部分组成,级联卷积神经网络实现分级式的篡改区域定位,自适应筛选后处理对级联卷积神经网络的检测结果进行优化。通过实验对比,该文算法展示了较好的检测效果,且具有较高的鲁棒性。     

道路三维点云多特征卷积神经网络语义分割方法

针对道路场景下三维激光点云语义分割精度低的问题,提出了一种基于卷积神经网络并结合几何点云多特征的端到端的语义分割方法。首先,通过球面投影构造出点云距离、相邻夹角及表面曲率等特征图像,以便于应用卷积神经网络;接着,利用卷积神经网络对多特征图像进行语义分割,得到像素级的分割结果。所提方法将传统点云特征融入到卷积神经网络中,提升了语义分割效果。使用KITTI点云数据集进行测试,结果表明:所提三维点云多特征卷积神经网络语义分割方法的效果优于SqueezeSeg V2等没有结合点云特征的语义分割方法;与SqueezeSeg V2网络相比,所提方法对车辆、自行车和行人分割的精确率分别提高了0.3、21.4、14.5个百分点。     

Multi-scale spatial convolution algorithm for lane line detection and lane offset estimation in complex road conditions

Deep learning has made remarkable progress in the field of image classification and object detection. Nevertheless, in the autonomous driving research, the real-time lane line detection and lane offset estimation in complex traffic scenes have always been challenging and difficult tasks. Traditional detection methods need manual adjustment of parameters, they face many problems and difficulties and are still highly susceptible to interference caused by obstructing objects, illumination changes, and pavement wear. It is still challenging to design a robust lane detection and lane offset estimation algorithm. In this paper, we propose a convolutional neural network for lane offset estimation and lane line detection in a complex road environment, which transforms the problems of lane line detection into the instance’s segmentation. In response to a change in the method of lane processing, the network will form its example to each line. The global scale perception optimization mechanism is designed to solve the issue, especially where the lane line width is gradually narrowing at the vanishing point of the lane. At the same time, to realize multi-tasking processing and improve performance, and end-to-end lane offset estimation network is used in addition to the lane line detection network.     

Salient object detection in video using deep non-local neural networks

Detection of salient objects in image and video is of great importance in many computer vision applications. In spite of the fact that the state of the art in saliency detection for still images has been changed substantially over the last few years, there have been few improvements in video saliency detection. This paper proposes a novel non-local fully convolutional network architecture for capturing global dependencies more efficiently and investigates the use of recently introduced non-local neural networks in video salient object detection. The effect of non-local operations is studied separately on static and dynamic saliency detection in order to exploit both appearance and motion features. A novel deep non-local fully convolutional network architecture is introduced for video salient object detection and tested on two well-known datasets DAVIS and FBMS. The experimental results show that the proposed algorithm outperforms state-of-the-art video saliency detection methods.     

基于上下文信息的监控场景行人检测方法

为了提高监控场景中行人检测的准确度,提出了一种基于上下文信息的行人检测方法.该方法将监控场景的上下文信息融入到卷积神经网络中,选择性地学习对行人检测有帮助的上下文信息.首先,利用一个截断的卷积神经网络提取输入图像的多张特征图.然后,将多张特征图通过两个包含上下文信息的卷积层,形成一张掩码图.最后,通过在掩码图上估计行人的边界框,获得行人检测的结果.实验表明,该方法能实现监控场景中准确且快速的行人检测.     

多分类CNN的胶质母细胞瘤多模态MR图像分割

为提高胶质母细胞瘤（GBM）多模态磁共振（MR）图像中各肿瘤子区域分割的准确性,提出一种多分类卷积神经网络（CNN）的GBM多模态MR图像自动分割算法.首先在98%缩尾处理和配准GBM多模态MR图像后,利用N4ITK法校正偏移场;其次构建一个主要由4个卷积层、2个池化层和2个全连接层组成的多分类CNN模型,训练后预分割GBM多模态MR图像,将体素分为5类不同的标签;最后移除所有小于200体素的假阳性区域,中值滤波后获得最终分割结果.以Dice相似性系数DSC、阳性预测值PPV和平均Hausdorff距离AHD为评价指标,利用所提出的算法对F-C-GBM数据集中整个肿瘤组织进行分割,获得的DSC、PPV、AHD分别为0.889±0.087、0.859±0.127和1.923.结果表明,该算法能有效提高GBM多模态MR图像分割的性能,可望有临床应用前景.     

基于非局部操作的深度卷积神经网络车位占用检测算法

随着城市交通智能化发展,准确高效地获取可用车位对于解决日益严峻的停车难问题至关重要。该文提出一种基于非局部操作的深度卷积神经网络车位占用检测算法。针对停车位图像特性,引入非局部操作,度量远距离像素间的相似性,直接获取边缘高频特征;使用小卷积核获取局部细节特征;以端到端的方式训练网络。实验中,通过设置不同卷积核尺寸和非局部模块层数,优化网络结构。实验结果表明,该文所提算法与传统的基于纹理特征的车位占用检测算法相比,无论在预测精度还是模型的泛化性能,均具有显著的优势。与当前广泛应用的基于局部特征提取的卷积神经网络相比,该算法具有较大的优势。在真实场景中,该算法同样具有较高精度,具备实际应用价值。     

基于神经网络的有遮挡图像分割方法

人脸作为人类最主要形象特征,具有许多特征的唯一性,而人脸识别的关键在于进行的人脸分割计算。传统的人脸分割算法在有遮挡情况下无法完整的提取人脸信息,导致信息缺失,使得图像检测无法进行。文中算法采用基于神经网络与自适应技术的人脸图像分割计算,对于有遮挡部分的人脸也可进行较好的分割计算,通过多种图片进行实验仿真计算后,有遮挡的图片都可得到有效的分割,实现了对人脸分割85%的分割完成率,远高于传统人脸图像分割算法的78%的分割完成率。因此本算法,在图像识别领域具有对较好的推广意义。     

基于脉冲耦合神经网络的图像分割

提出了一种基于脉冲耦合神经网络的图像分割方法.在每次迭代时将脉冲耦合神经网络点火的神经元对应的像素作为目标,未点火的神经元对应的像素作为背景.实验结果表明该方法能在图像分割获得很好视觉效果的同时提高图像分割的速度.     

一种在MR图像中进行脑胶质瘤检测和病灶分割的方法

针对磁共振图像(MRI)进行脑胶质瘤检测及病灶分割对临床治疗方案的选择和手术实施过程的引导都有着重要的价值。为了提高脑胶质瘤的检测效率和分割准确率,该文提出了一种两阶段计算方法。首先,设计了一个轻量级的卷积神经网络,并通过该网络完成MR图像中肿瘤的快速检测及大致定位;接着,通过集成学习过程对肿瘤周围水肿、肿瘤非增强区、肿瘤增强区和正常脑组织等4种不同区域进行分类与彼此边界的精细分割。为提高分割的准确率,在MR图像中提取了416维影像组学特征并与128维通过卷积神经网络提取的高阶特征进行组合和特征约简,将特征约简后产生的298维特征向量用于分类学习。为对算法的性能进行验证,在BraTS2017数据集上进行了实验,实验结果显示该文提出的方法能够快速检测并定位肿瘤,同时相比其它方法,整体分割精度也有明显提升。     

一种在MR图像中进行脑胶质瘤检测和病灶分割的方法

针对磁共振图像(MRI)进行脑胶质瘤检测及病灶分割对临床治疗方案的选择和手术实施过程的引导都有着重要的价值。为了提高脑胶质瘤的检测效率和分割准确率,该文提出了一种两阶段计算方法。首先,设计了一个轻量级的卷积神经网络,并通过该网络完成MR图像中肿瘤的快速检测及大致定位;接着,通过集成学习过程对肿瘤周围水肿、肿瘤非增强区、肿瘤增强区和正常脑组织等4种不同区域进行分类与彼此边界的精细分割。为提高分割的准确率,在MR图像中提取了416维影像组学特征并与128维通过卷积神经网络提取的高阶特征进行组合和特征约简,将特征约简后产生的298维特征向量用于分类学习。为对算法的性能进行验证,在BraTS2017数据集上进行了实验,实验结果显示该文提出的方法能够快速检测并定位肿瘤,同时相比其它方法,整体分割精度也有明显提升。     

Adaptive convolution kernel for artificial neural networks

Many deep neural networks are built by using stacked convolutional layers of fixed and single size (often 3 × 3) kernels. This paper describes a method for learning the size of convolutional kernels to provide varying size kernels in a single layer. The method utilizes a differentiable, and therefore backpropagation-trainable Gaussian envelope which can grow or shrink in a base grid. Our experiments compared the proposed adaptive layers to ordinary convolution layers in a simple two-layer network, a deeper residual network, and a U-Net architecture. The results in the popular image classification datasets such as MNIST, MNIST-CLUTTERED, CIFAR-10, Fashion, and “Faces in the Wild” showed that the adaptive kernels can provide statistically significant improvements on ordinary convolution kernels. A segmentation experiment in the Oxford-Pets dataset demonstrated that replacing ordinary convolution layers in a U-shaped network with 7 × 7 adaptive layers can improve its learning performance and ability to generalize.     

一种改进的噪声图像语义分割方法

在图像的获取和传输过程中,可能会出现噪声, 它不仅破坏了图像的真实信息,而且严重影响了图像的视觉效果。因此, 噪声图像的语义分割成为图像分析中最具挑战性的问题之一。为了提高噪声图像的分割性能 ,本文在分析全卷积网络(FCN)的 基础上,提出一种改进的FCN模型(IFCN)对噪声图像语义分割。该算法采用一种新的中值 池化方法代替卷积神经网络的最大值 池化,可以在去除噪声的同时保留更多边缘信息。在训练整个深度网络时,通过反向传播算 法以一种直接的端到端,像素到像素 的方式映射。实验结果表明,提出的模型在PASCAL VOC2012数据集上对噪声图像语义分割 可以获得比较好的分割效果,准确率mean IU达到86.5%。     

一种非开关型快速随机脉冲噪声降噪算法

为提高现有开关型随机脉冲噪声（Random-Valued Impulse Noise,RVIN）降噪算法的降噪性能,提出了一种基于卷积神经网络的非开关型RVIN快速降噪算法（Fast Non-switching RVIN Denoising Algorithm,FNRDA）.首先,利用噪声检测器随机地检测给定噪声图像中少量不同位置处的像素点;然后,将检测为RVIN噪声点的个数除以被检像素点总数转化为噪声比例值;最后,根据噪声比例值调用相应预先训练好的非开关型卷积神经网络降噪模型,快速且高质量地完成图像降噪任务.实验结果表明：所提出的非开关型FNRDA算法在各噪声比例下的综合性能（降噪效果和执行效率）优于经典的开关型RVIN降噪算法,适用于图像恢复、信号检测、无线通讯等实时系统中.     

Study on traffic scene semantic segmentation method based on convolutional neural network

In order to improve the semantic segmentation accuracy of traffic scene,a segmentation method was proposed based on RGB-D image and convolutional neural network.Firstly,on the basis of semi-global stereo matching algorithm,the disparity map was obtained,and the sample library was established by fusing the disparity map D and RGB image into the four-channel RGB-D image.Then,with two different structures,the networks were trained by using two different learning rate adjustment strategy respectively.Finally,the traffic scene semantic segmentation test was carried out with RGB-D image as the input,and the results were compared with the segmentation method based on RGB image.The experimental results show that the proposed traffic scene segmentation algorithm based on RGB-D image can achieve higher semantic segmentation accuracy than that based on RGB image.     

双分支残差去马赛克网络

为了缓解传统拜耳型去马赛算法中常出现的拉链和伪影等问题,提出一个新颖的基于深度学习的去马赛克算法。所提算法首先对马赛克图像中的红色、绿色及蓝色通道中的像素进行分解、剔除及组合等操作得到两幅彩色图像,然后将这两幅彩色图像输入到设计的卷积神经网络中,以重建出完整的彩色图像,该网络能充分地利用卷积层所生成的特征信息。实验结果表明,所提算法重建出的完整彩色图像的质量相对较高,并且在一定程度上缓解了拉链和伪影等问题,其客观指标和主观评价都优于对比算法。     

基于3D全卷积网络的腹部动脉CTA分割算法

目前卷积神经网络已成为腹部动脉血管分割领域的研究热点,但经典的卷积网络存在分割精度低和分割血管不连续的问题。为此,文中提出了基于改进3D全卷积网络的腹部动脉血管分割算法。该方法在网络的编码路径上构造不同尺度的侧输入,并将侧输入卷积后的图像与下采样卷积后的图像进行融合,提取更多的特征信息。同时,网络中嵌入了新的多尺度特征提取模块,该模块将通道注意力与密集扩张卷积进行了融合,有效地捕获了更高层次的特征信息。对腹部动脉血管进行分割的结果表明,与其他分割方法相比,所提方法在直观性和定量性上均有提高,证明了该方法能够提升血管分割精度。     

基于优化InceptionV1的视频火焰超像素检测方法

针对传统火焰检测模型的检测准确度较低和速度慢等问题,提出一种优化的卷积神经网络和超像素分割算法的视频火焰区域检测方法。首先使用火焰图像数据集对模型进行训练和验证,采用卷积核堆叠替换的方法改进Inception模块的结构;其次采用小卷积核替换的方法改进网络的前端结构,并将Focal-Loss函数作为损失函数以提高模型的泛化能力;然后设计InceptionV1模型的参数复杂度优化实验,生成优化的火焰检测网络结构;最后将超像素分割算法提取的火焰超像素语义信息输入优化的InceptionV1模型中,并进一步执行视频火焰区域的定位检测。实验结果表明,所提方法能够增强视频火焰的非线性特征提取能力,火焰检测准确度高于96%,检测速度较原始模型提升2.66倍。