基于深度残差网络图像分类算法研究综述

近年来,由于计算机技术的飞速迅猛发展,特别是硬件条件的改善,计算能力不断提高,深层神经网络训练的时间大大缩短,深度残差网络也迅速成为一个新的研究热点.深度残差网络作为一种极深的网络架构,在精度和收敛等方面都展现出了很好的特性.研究者们深入研究其本质并在此基础上提出了很多关于深度残差网络的改进,如宽残差网络,金字塔型残差网络,密集型残差网络,注意力残差网络等等.本文从残差网络的设计出发,分析了不同残差单元的构造方式,介绍了深度残差网络不同的变体.从不同的角度比较了不同网络之间的差异以及这些网络架构在常用图像分类数据集上的性能表现.最后我们对于这些网络进行了总结,并讨论了未来深度残差网络在图像分类领域的一些研究方向.     

基于改进深度残差网络的矿井图像分类

精确煤矸分类及识别能力是煤矿智能煤矸分选机器人要解决的关键问题。在通过深度学习图像分类方法的检测煤矸石中,为克服当前残差网络计算量大、复杂度高以及信息丢失的问题,提出了基于改进深度残差网络的图像分类方法。并提出了一种新的损失函数soft-center loss,克服由于softmax分类器对特征的区分判别能力差以及易造成模型过度自信的问题。同时在图像预处理阶段利用CBDNet去噪网络,提高了井下图像的质量,进一步提升了煤矸分类的准确率。实验结果表明,基于改进深度残差网络分类模型相比于其他分类网络模型在井下图像分类准确率提高了4.12%,在公开数据集CIFAR-10准确率提高了1.5%。     

基于改进残差网络的心电信号识别分类算法研究

心电图(Electrocardiogram,ECG)心拍分类是心律失常诊断的重要步骤,为了准确检测心律失常类型,提出了一种利用改进的残差网络进行ECG分类的算法.首先使用CEEMDAN-改进小波阈值算法去除心电信号中的噪声,然后构建改进残差网络实现对ECG的分类,在该改进残差网络中,首先将传统深度残差网络中的卷积层、池化层替换成Inception模块,从而提取不同尺度的特征;然后设计了残差嵌套网络,实现了ECG信号不同层次的特征融合,最后采用Softmax分类器进行分类.将该模型在MIT-BIH数据库进行训练和验证,结果表明,所提出的网络模型具有较高的分类准确率.     

基于深度残差网络的电力系统暂态稳定预测

电力系统稳定性预测存在映射维度不匹配的问题,导致预测精准性下降,提出基于深度残差网络发热暂态稳定预测方法.将残差单元融入深度残差网络,利用跨层短连接的恒等映射与残差函数,完成线性映射到非线性映射的转换,根据输入特征维度,架构用于暂态稳定预测的深度残差网络模型,通过划分神经网络处理后未知样本,采用交叉熵损失函数,优化深度...     

基于残差的改进卷积神经网络图像分类算法

现有深度残差网络作为一种卷积神经网络的变种,由于其良好的表现,被应用于各个领域,深度残差网络虽然通过增加神经网络深度获得了较高的准确率,但是在相同深度情况下,仍然有其他方式提升其准确率.本文针对深度残差网络使用了三种优化方法：（1）通过卷积网络进行映射实现维度填充;（2）构建基于SELU激活函数的残差模块（3）学习率随迭代次数进行衰减.在数据集Fashion-MNIST上测试改进后的网络,实验结果表明：所提出的网络模型在准确率上优于传统的深度残差网络.     

基于优化残差网络的多模态音乐情感分类

Aiming at the problems of traditional music sentiment classification due to the difficulty of feature extraction, the model classification accuracy is not high and the manual workload is large, this paper proposes a multi-modal music sentiment classification method based on an optimized deep residual network. This method first uses multi-modal translation to convert difficult-to-extract feature music audio modalities into easy-to-operate image modalities; at the same time, based on the deep residual network, the convolution kernel size of the network input layer and the speed of the residual block, the connection has been optimized and improved, which reduces the information loss and shortens the calculation time. In addition, in order to alleviate the shortcomings of Softmax classifiers such as intra-class dispersion and inter-class aggregation, this paper introduces a variant of the Center loss function to improve the Softmax classification function performance. The experimental results prove the effectiveness and robustness of the optimized residual network model in this paper. Compared with the original residual network, the accuracy rate of music emotion classification is improved by 4.27 percentage points.     

基于深度残差网络的人脸表情识别

针对深度卷积神经网络随着卷积层数增加而导致网络模型难以训练和性能退化等问题,提出了一种基于深度残差网络的人脸表情识别方法。该方法利用残差学习单元来改善深度卷积神经网络模型训练寻优的过程,减少模型收敛的时间开销。此外,为了提高网络模型的泛化能力,从KDEF和CK+两种表情数据集上选取表情图像样本组成混合数据集用以训练网络。在混合数据集上采用十折（10-fold）交叉验证方法进行了实验,比较了不同深度的带有残差学习单元的残差网络与不带残差学习单元的常规卷积神经网络的表情识别准确率。当采用74层的深度残差网络时,可以获得90.79%的平均识别准确率。实验结果表明采用残差学习单元构建的深度残差网络可以解决网络深度和模型收敛性之间的矛盾,并能提升表情识别的准确率。     

面向图像分类的残差网络进展研究

近年来,随着数据量的扩大,计算机性能不断提升,用传统的图像分类方法无法获得大数据下图像分类的高精度准确率,残差网络因其高度准确性和良好收敛性已成为图像分类领域的技术热点,值得深入研究。介绍了残差网络,并从提升分类准确率、减少模型参数量和降低模型计算量三个角度出发,详细讨论了各个变体的内在结构,分析了各个变体的优缺点,给出了各个变体适用场合的建议。从准确率、参数量和计算量三个方面对各个变体的性能进行了直观的对比。提出了残差网络现在面临的挑战和未来的发展方向。     

基于轻量深度残差网络的图像多类型噪声去除算法

针对现有网络仅解决单一类型的噪声和计算效率低的问题,提出一种基于轻量深度残差网络的图像多类型噪声去除算法.该算法采用改进的残差模块和级联训练的方式提高去噪网络在多类型噪声去除过程中的精确度,通过设计一个边缘感知损失函数来保证恢复图像中具有更多的边缘细节和更高的感知质量.实验结果表明,该算法的整体性能要优于其他算法,在有效增加边缘细节的同时,计算效率也有极大的改善.     

结合Inception模型的卷积神经网络图像去噪方法

为更有效地去除图像中的噪声，提出一种结合Inception模型的深度卷积神经网络（Convolutional Neural Network，CNN）图像去噪方法，以完整图像作为输入和输出，利用Inception结构密集提取原始图像和噪声多个不同空间尺度的特征，并采用多种调优策略，增强网络的整体学习能力。为避免梯度消失，使用线性修正单元（Rectified Linear Unit，ReLU）激活函数；为加速网络的训练，增加批量规范化（Batch Normalization，BN）操作；加入跳跃结构进行残差学习（Residual Learning，RL），提升网络的去噪性能。基于公共数据集BSDS300的三种高斯噪声等级实验结果表明，与其他图像去噪方法相比，模型在降低计算复杂度、提高收敛速度的同时，视觉效果更好，平均峰值信噪比（Peak Signal to Noise Ratio，PSNR）提升了约1.28 dB。     

基于深度残差收缩网络的HEp-2图像识别

人上皮细胞（HEp-2）检测抗核抗体是诊断自身免疫性疾病的常用方法,HEp-2细胞图像识别对许多自身免疫性疾病的诊疗具有重要意义。针对目前主要采用手工评估方法造成效率低效、劳动强度高等问题,提出一种基于深度残差收缩网络的HEp-2细胞图像分类模型。该模型在深度残差网络基础上进行改进,残差学习模块使用恒等映射方法可以训练更深层次的网络。在每个残差学习模块内部嵌入一个软阈值非线性变换子网络,软阈值用以消除数据中的噪声和冗余信息,这些阈值通过子网络自动学习。实验表明,该方法具有良好的性能,优于其他深度神经网络方法。     

基于深度残差网络与迁移学习的毒蕈图像识别

我国毒蕈种类繁多且分布广泛,经常有人因无法鉴别毒蕈和可食用菌而误食毒蕈,导致身体健康甚至生命安全受到严重威胁。为了减少毒蕈中毒事件的发生,本文以中国常见毒蕈为研究对象,提出基于深度残差网络与迁移学习的毒蕈图像识别方法。首先通过互联网途径获取常见种类的毒蕈和非毒蕈的图像,经筛选后得到18种毒蕈和5种非毒蕈共14669张图像,使用数据增强扩充数据量,建立中国常见毒蕈图像数据集。然后以ResNet-152为预训练网络模型,采用基于模型的迁移学习方法,构建出毒蕈图像识别的模型结构,以Adam算法为模型优化方法,最后通过k折交叉验证进行模型训练。试验结果表明,毒蕈图像识别模型Top-1和Top-5准确率分别为92.17%和97.35%,对于常见毒蕈图像具有较高的识别率,可以有效的帮助人们避免误食毒蕈,为毒蕈识别研究提供新的方法。     

基于多尺度残差FCN的时间序列分类算法

时间序列数据广泛存在于我们的生活中,吸引了越来越多的学者对其进行深入的研究.时间序列分类是时间序列的一个重要研究领域,目前已有上百种分类算法被提出.这些方法大致分为基于距离的方法、基于特征的方法以及基于深度学习的方法.前两类方法需要手动处理特征和人为选择分类器,而大多数的深度学习方法属于端到端的方法,并且在时间序列分类...     

基于深度残差网络的人体行为识别算法研究

针对原始C3D卷积神经网络的层数较少、参数量较大和难以关注关键帧而导致的人体行为识别准确率较低的问题,提出一种基于改进型C3D的注意力残差网络模型;首先,增加原始网络卷积层并采用卷积核合并与拆分操作实现(3×1×7)和(3×7×1)的非对称式卷积核,之后采用全预激活式残差网络结构来增加构建的非对称卷积层,并且在残差块中增加时空通道注意力模块;最后,为展示该算法的先进性和应用性,则将该算法与原始C3D网络以及其他流行算法分别在基准数据集HMDB51和自建的43类别体育运动数据集上相比较;实验结果表明,该算法与原始C3D网络相比,在HMDB51和43类体育运动数据集上分别提高了9.88%和21.61%,参数量比原来降低了38.68%,并且结果也优于其他流行算法。     

基于视频残差神经网络的深度步态识别

步态识别是根据人体的行走方式进行身份识别. 目前, 大多数步态识别方法通过浅层神经网络进行特征提取, 在室内步态数据集表现良好, 然而在近年新公布的室外步态数据集中性能表现不佳. 为了解决室外步态数据集带来的严峻挑战, 提出了一种基于视频残差神经网络的深度步态识别模型. 在特征提取阶段, 基于提出的视频残差块构建深层3D卷积神经网络(3D CNN), 提取整个步态序列的时空动力学特征; 然后, 引入时序池化和水平金字塔映射降低采样特征分辨率并提取局部步态特征; 使用联合损失函数驱动训练过程, 最后通过BNNeck平衡损失函数并调整特征空间. 实验分别在公开的室内 (CASIA-B)、室外(GREW、Gait3D)这3个步态数据集上进行. 实验结果表明, 该模型在室外步态数据集中的准确率以及收敛速度优于其他模型.