图像碎纸片半自动可视化拼接方法

图像碎纸片的拼接与复原在司法物证复原和军事情报获取等领域有着重要的应用。根据图像碎片的特点建立了集成相似度的计算模型,设计了一种“双排扣”拼接方法来提高一次拼接的准确性;根据贪心准则设计了一种向四周扩展和绕回的图像碎纸片有效拼接算法,并根据图像碎纸片拼接特点制定了人工干预准则,实现了可视化的人机交互拼接系统。最后,通过实验验证了该方法在解决图像碎纸片拼接问题上的有效性。     

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。     

基于深度时空卷积神经网络的人群异常行为检测和定位

针对公共场合人群异常行为检测准确率不高和训练样本缺乏的问题,提出一种基于深度时空卷积神经网络的人群异常行为检测和定位的方法。首先针对监控视频中人群行为的特点,综合利用静态图像的空间特征和前后帧的时间特征,将二维卷积扩展到三维空间,设计面向人群异常行为检测和定位的深度时空卷积神经网络;为了定位人群异常行为,将视频分成若干子区域,获取视频的子区域时空数据样本,然后将数据样本输入设计的深度时空卷积神经网络进行训练和分类,实现人群异常行为的检测与定位。同时,为了解决深度时空卷积神经网络训练时样本数量不足的问题,设计一种迁移学习的方法,利用样本数量多的数据集预训练网络,然后在待测试的数据集中进行微调和优化网络模型。实验结果表明,该方法在UCSD和subway公开数据集上的检测准确率分别达到了99%和93%以上。     

轻量化卷积神经网络在SAR图像语义分割中的应用

针对合成孔径雷达图像的语义分割问题,构建了一个全新的TerraSAR-X语义分割数据集GDUT-Nansha。然后,为解决传统深度学习方法模型体积大,难以在样本数量偏少的合成孔径雷达图像数据集上应用的问题,对轻量化卷积神经网络ENet模型进行了分析和改造。提出了一种改进的轻量化卷积神经网络模型(revised weighted loss eNet,RWL-ENet);针对合成孔径雷达图像数据集样本不平衡问题,使用了带有权重的损失函数。通过和其他经典卷积神经网络语义分割模型的对比实验,验证了新数据集的可靠性;同时,在参数量和模型体积远远小于其他网络模型的前提下,RWL-ENet模型在像素精度、平均像素精度、平均交并比三个定量指标上分别达到了0.884、0.804和0.645。     

改进Inception-Resnet-V2网络的无人机航向识别

为解决无人机在复杂环境下电力巡检的避障难题,研究并改进了基于Inception-Resnet-V2网络的一种无人机航向识别方法。引入深度可分离卷积,将卷积操作分解为深度卷积和逐点卷积两个过程,压缩了计算量。改进后的网络结构保证高精度的识别,同时节约了计算成本。改进后的网络模型在标准数据集上达到了92.5%的准确率。在实际电力巡检实验中,改进的网络模型针对于基杆塔的航向预测精度达到95.63%。实验结果表明,搭载改进后Inception-Resnet-V2网络模型的无人机可以在复杂环境下成功识别大型基杆塔并进行精确地航向识别与预测。     

基于改进的U-Net肺结节分割方法研究

由于肺部CT图像的特征信息复杂程度高,经典U型卷积网络对肺结节分割存在准确率较低和误分割等问题.针对这一问题,提出一种改进的U型卷积网络模型.该模型将U-Net网络和DenseNet网络融合,将解码器浅层特征连接至深层特征来增强特征的复用性.通过U-Net网络与卷积条件随机场(ConvCRF)的端到端结合训练来增强边缘特征,解决了边界模糊的问题.提出一种改进的focal loss损失函数,该函数提高了结节所占的权重,解决了正负样本不平衡的问题.在LUNA16数据集中作对比实验验证了模型的性能,分割精准度达到0.9374,敏感度为0.941,该结果证明了改进模型在肺结节分割中更优.     

基于二级U-Net的小样本下秀丽隐杆线虫端泡分割方法

针对基于深度学习的卷积神经网络需要巨大的数据样本才能得到较好的效果。该研究在加入数据扩充的基础下,基于U-Net网络提出了一种二级卷积神经网络在小样本下的秀丽隐杆线虫端泡自动分割方法,并在第一级网络加入最大包含损失来降低两级网络的内部干扰。解决了应用传统单级网络在小样本下分割效果不好的问题。实验表明,对与秀丽隐杆线虫端泡的分割,Dice Coefficien达到89.5%,Jaccard Index达到了81.5%。     

一种改进的深度神经网络在小图像分类中的应用研究

基于卷积神经网络和深度信念网络各自的优点,通过把卷积神经网络的局部感受野引入到深度信念网络的单层中,把深度信念网络的单层分成多个子RBM,提出一种改进的深度信念网络。分别用BP网络、卷积神经网络、深度信念网络和改进的深度信念网络对模型MNIST和Cifar-10数据库进行小图像分类识别实验;根据实验结果,改进的深度信念网络在Cifar-10库上错误率为30.16%,比卷积神经网络低了9%,比传统的深度信念网络低了40%;在MNIST上的识别错误率为1.21%,比传统的深度信念网络分别降低了16%,略高于卷积神经网络。试验结果表明改进的DBN网络在小图像分类应用中是有效的。     

横纵切下碎纸片的拼接复原问题研究

碎纸片的拼接复原问题是现实生活中常常遇到的问题。传统的拼接复原采用手工完成,要花费大量的人力财力,因此,研究计算机对碎纸片快速而有效的拼接是一个很重要的问题。本文运用贪婪算法和蚁群算法对碎纸片的拼接进行研究,仿真实验表明算法可靠有效。     

基于MobileNet卷积神经网络的焊缝缺陷识别

针对焊缝X射线图像缺陷识别传统方法的计算量大与准确度差的问题,提出了基于MobileNet的识别方法。首先对样本图像进行预处理和数量上的增强;然后引入MobileNet结构以解决传统深度卷积神经网络中对计算资源要求高的问题,引入残差结构与ELU激活函数以解决原始MobileNet网络中出现的退化问题与权重偏置更新失效的问题,在训练时应用迁移学习方法,解决小数据集容易过拟合与训练效率低的问题;最后,针对相同数据集,与改进前的网络、AlexNet网络和VGG-16网络进行对比,表明该文方法具备更优的识别准确率和相比传统网络拥有更小的计算量,相比传统网络的缺陷识别方法拥有更大的应用范围。     

带有协方差矩阵的卷积神经网络在人体运动识别中的应用

目前,深度学习已经在各种人体运动识别（HAR）任务中发挥了重要作用。但是,由于运动数据具有时间序列和包含肢体动作的特殊性,现有神经网络在进行卷积操作时会导致数据高度相关,并且随着网络影响到下一层,这限制了模型的识别效果。为此,提出了一种带有协方差矩阵的改进卷积神经网络用于HAR场景,通过矩阵变换搭建一种去相关的网络结构来消除相关性问题,可以在网络表现不佳时替代现有的批量归一化（BN）层用于归一化数据。在4个HAR公共数据集上进行实验,并与传统CNN和带有BN层的模型进行比较。实验结果表明,对比此前的深度学习网络,改进的神经网络有1%~2%的性能提升,验证了该方法的有效性,并将程序移植到了移动端进行实时运动识别。     

优化非线性激活函数-全局卷积神经网络的物体识别算法

传统的物体识别算法识别精度、自适应能力弱等问题已然不能满足实际的仓储物流领域对物体识别精度的要求.近年来,相关学者提出了基于深度学习的物体识别算法,它得到一定的推广和应用.但是,深度学习在物体识别的应用过程中存在以下问题:一是深度学习模型中激活函数的非线性建模能力弱;二是深度学习模型大量重复的池化操作丢失信息.鉴于此,本文提出了一种参数形式统一且可学习的指数非线性单元(Multiple Parameters Exponential Linear Units,MPELU).它通过在ELU(Exponential Linear Units)中引入两个学习的参数,提升模型的非线性建模能力.同时,本文提出了一种新的全局卷积神经网络结构,减少大量池化操作丢失特征信息的问题.基于上述思想,本文提出了优化非线性激活函数-全局卷积神经网络的物体识别算法.利用本文所提算法对CIFAR100数据集和ImageNet数据集分别进行实验.结果表明,本文所提物体识别方法不仅识别准确率较传统机器学习、其他深度学习模型有较大幅度提升,而且具有良好的稳定性和鲁棒性.     

facenet皮尔森判别网络的人脸识别方法

非限制场景下存在光照、遮挡和姿态变化等问题,这严重影响了人脸识别模型的性能和准确度.针对该问题,本文对facenet进行改进,提出了一种基于facenet皮尔森判别网络的人脸识别方法facenetPDN.首先,构建facenetPDN深度卷积神经网络,在facenet前端融合多任务级联卷积神经网络进行人脸检测提取目标人...     

基于改进卷积神经网络的动力下肢假肢运动意图识别

传统动力下肢假肢运动意图识别算法常使用机器学习算法分类器,在特征选择方面则需要手工提取.针对该问题将深度学习算法应用于运动意图识别研究中,通过在传统的卷积神经网络的基础上进行改进,使算法更适应于基于短时行为样本数据的运动意图识别,同时抑制深度学习算法应用于运动意图识别中的过拟合.在意图识别数据集中进行滑动窗口预处理,目的是对时间序列样本做数据增广,扩增目标数据集能够使训练集更加丰富全面,提高识别的精度,运用改进后的卷积神经网络对增广后的数据集进行特征学习与分类.实验结果表明,该方法在13类运动模式下的识别率达到93%.     

基于自我监督学习策略的层智能图卷积网络

为了解决当前图卷积网络需要依赖大型数据集,从而导致时间和空间复杂度上升问题,提出了基于自我监督学习策略的层智能图卷积网络(RRLFS-L-GCN)。首先,通过在层智能图卷积网络(layer-wise graph convolutional network, L-GCN)中添加多任务机制以提高算法的泛化能力;然后,设计一种随机删除固定步长边(aandomly remove links with a fixed step, RRLFS)的自我监督学习策略,从而提出基于自我监督学习策略的层智能图卷积网络算法;最后,通过边预测验证RRLFS-L-GCN的性能。实验结果表明,该算法的识别率最高可达97.13%。对于Cora测试集,该算法所得识别准确率比未改进的层智能图卷积网络算法提高了6.73%。对于PubMed测试集,该算法所得识别准确率比未改进的层智能图卷积网络算法提高了8.13%。与图卷积网络相比,在Citeseer数据集上,识别准确率提高了18.43%。     

深度卷积神经网络在计算机视觉中的应用研究综述

随着大数据时代的到来,含更多 隐含层的深度卷积神经网络(Convolutional neural networks, CNNs)具有更复杂的网络结构,与传统机器学习方法相比具有更强大的特征学习和特征表达能力。使用深度学习算法训练的卷积神经网络模型自提出以来在计算机视觉领域的多个大规模识别任务上取得了令人瞩目的 成绩。本文首先简要介绍深度学习和卷积神经网络的兴起与展,概述卷积神经网络的基本模型结构、卷积特征提取和池化操作。然后综述了基于深度学习的卷积神经网络模型在图像分类、物体检测、姿态估计、图像分割和人脸识别等多个计算机视觉应用领域中的研究现状 和发展趋势,主要从典型的网络结构的构建、训练方法和性能表现3个方面进行介绍。最后对目前研究中存在的一些问题进行简要的总结和讨论,并展望未来发展的新方向。     

基于多尺度池化卷积神经网络的疲劳检测方法研究

针对视觉特征分析疲劳检测问题,设计了一种级联深度学习的检测系统结构,并提出基于多尺度池化的卷积神经网络疲劳状态检测模型。首先通过深度学习模型MTCNN进行人脸检测,提取出眼睛和嘴巴区域;针对眼睛和嘴巴的状态表征和识别问题,提出一种基于ResNet的多尺度池化模型（MSP）对眼睛和嘴巴状态进行训练;实时检测时,将眼睛嘴巴区域通过训练好的卷积神经网络模型进行状态识别,最后基于PERCLOS和提出的嘴巴张合频率（FOM）对驾驶员进行疲劳判定。实验结果表明,该算法具有较高的检测准确率,同时满足实时性要求,且对复杂环境具有较高的鲁棒性。     

深度图注意力CNN的三维模型识别

针对现有基于深度学习的三维模型识别方法缺乏结合三维模型的上下文细粒度局部特征,可能造成几何形状极其相似,局部细节信息略有不同的类识别混淆的问题,提出一种基于深度图注意力卷积神经网络的三维模型识别方法。首先,通过引入邻域选择机制挖掘三维模型的细粒度局部特征。其次,通过空间上下文编码机制捕捉多尺度空间上下文信息,且与细粒度局部特征相互补偿以增强特征的完备性。最后,采用一种多头部机制,使图注意力卷积层聚合多个单头部的特征以增强特征的丰富性。此外,设计选择性丢弃算法,根据度量权重值对神经元重要性进行排序,智能地丢弃重要性较低的神经元来防止网络过拟合。算法在ModelNet40数据集上的三维模型识别准确率达到了92.6%,且网络复杂度较低,在三维模型识别准确率和网络复杂度之间达到最佳平衡,优于当前主流方法。     

深度学习在农作物图像识别中的应用研究

深度学习在语音识别、视觉识别以及其他领域都引起了很多研究者越来越多的关注。在图像处理领域,采用深度学习方法可以获得较高的识别率。本文以玻尔兹曼机和卷积神经网络作为深度学习的研究模型应用于农业方面,从病虫破坏农作物图像识别的角度,结合上述研究模型,并分别结合不同应用场景对模型进行改进。针对病虫破坏农作物的图像识别采用玻尔兹曼机+动量卷积神经网络结合方法。通过大量实验证明采用上述方法识别正确率达到85%以上,采用优化后的深度学习算法其运行速度较传统算法有一定的提升。