基于CNN的改进行人重识别技术

针对行人重识别研究中训练样本的不足,为提高识别精度及泛化能力,提出一种基于卷积神经网络的改进行人重识别方法。首先对训练数据集进行扩充,使用生成对抗网络无监督学习方法生成无标签图像;然后与原数据集联合作半监督卷积神经网络训练,通过构建一个Siamese网络,结合分类模型和验证模型的特点进行训练;最后加入无标签图像类别分布方法,计算交叉熵损失来进行相似度量。实验结果表明,在Market-1501、CUHK03和DukeMTMC-reID数据集上,该方法相比原有的Siamese方法在Rank-1和mAP等性能指标上有近3～5个百分点的提升。当样本较少时,该方法具有一定应用价值。     

基于卷积神经网络的图像数据增强算法

提升卷积神经网络的泛化能力和降低过拟合的风险是深度卷积神经网络的研究重点。遮挡是影响卷积神经网络泛化能力的关键因素之一,通常希望经过复杂训练得到的模型能够对遮挡图像有良好的泛化性。为了降低模型过拟合的风险和提升模型对随机遮挡图像识别的鲁棒性,提出了激活区域处理算法,在训练过程中对某一卷积层的最大激活特征图进行处理后对输入图像进行遮挡,然后将被遮挡的新图像作为网络的新输入并继续训练模型。实验结果表明,提出的算法能够提高多种卷积神经网络模型在不同数据集上的分类性能,并且训练好的模型对随机遮挡图像的识别具有非常好的鲁棒性。     

基于深度残差生成式对抗网络的样本生成方法

作为样本生成的重要方法之一,生成式对抗网络(GAN)可以根据任意给定数据集中的数据分布生成样本,但它在实际的训练过程中存在生成样本纹理模糊、训练过程不稳定以及模式坍塌等问题.针对以上问题,在深度卷积生成式对抗网络(DCGAN)的基础上,结合残差网络,设计一种基于深度残差生成式对抗网络的样本生成方法RGAN.该样本生成方法利用残差网络和卷积网络分别构建生成模型和判别模型,并结合正负样本融合训练的学习优化策略进行优化训练.其中:深度残差网络可以恢复出丰富的图像纹理;正负样本融合训练的方式可以增加对抗网络的鲁棒性,有效缓解对抗网络训练不稳定和模式坍塌现象的发生.在102 Category Flower Dataset数据集上设计多个仿真实验,实验结果表明RGAN能有效提高生成样本的质量.     

基于多尺度生成对抗网络的遮挡行人重识别方法

行人重识别是指在多个非重叠摄像头拍摄的场景下,给定一幅查询行人图像,从大规模行人图像库中检索出具有相同身份的行人图像,是一类特殊的图像检索任务.随着深度学习的不断发展,行人重识别方法的性能得到了显著提升.但是行人重识别在实际应用中经常遭遇遮挡问题（例如背景遮挡、行人互相遮挡等）.由于遮挡图像不仅丢失了部分目标信息,而且引入了额外的干扰,使得现有方法往往难以学习到鲁棒的特征表示,从而导致识别性能严重下降.最近,生成对抗网络在各类计算机视觉任务上展现出强大的图像生成能力.受到生成对抗网络的启发,提出了一种基于多尺度生成对抗网络的遮挡行人重识别方法.首先,利用成对的遮挡图像和非遮挡图像训练一个多尺度生成器和一个判别器.多尺度生成器能够对随机遮挡区域进行去遮挡操作,生成高质量的重构图;而判别器能够区分输入图像是真实图像还是生成图像.其次,利用训练好的多尺度生成器,生成去除随机遮挡的训练图像,添加到原始训练图像集,用于增加训练样本的多样性.最后,基于此扩充训练图像集,训练分类识别模型,有效地提高模型在测试图像集上的泛化性.在多个有挑战性的行人重识别数据集上的实验结果,验证了所提出方法的有效性.     

基于多粒度与自修复融合的人脸表情识别

为有效提取和融合表情多粒度特征信息，降低自然场景人脸表情数据集存在不确定性和错误数据等因素致使准确率难以满足现实需求的问题，基于深度卷积神经网络提出多粒度与自修复融合的表情识别模型。采用拼图生成器生成不同粒度图像，利用渐进式的训练过程学习不同粒度图像之间互补的特征信息，采用自修复方法避免网络过度拟合错误样本图像，对错误样本进行重新标注。在AffectNet数据集和RAF-DB数据集上准确率分别达到了63.94%和87.10%,实验结果表明，该模型具有较高的准确率和良好的鲁棒性。     

基于卷积神经网络的小样本图像识别方法

为提高仅包含少量训练样本的图像识别准确率,利用卷积神经网络作为图像的特征提取器,提出一种基于卷积神经网络的小样本图像识别方法。在原始小数据集中引入数据增强变换,扩充数据样本的范围;在此基础上将大规模数据集上的源预训练模型在目标小数据集上进行迁移训练,提取除最后全连接层之外的模型权重和图像特征;结合源预训练模型提取的特征,采用层冻结方法,微调目标小规模数据集上的卷积模型,得到最终分类识别结果。实验结果表明,该方法在小规模图像数据集的识别问题中具有较高的准确率和鲁棒性。     

基于多尺度双线性卷积神经网络的多角度下车型精细识别

针对多角度下车辆出现一定的尺度变化和形变导致很难被准确识别的问题，提出基于多尺度双线性卷积神经网络（MS-B-CNN）的车型精细识别模型。首先，对双线性卷积神经网络（B-CNN）算法进行改进，提出MS-B-CNN算法对不同卷积层的特征进行了多尺度融合，以提高特征表达能力；此外，还采用基于中心损失函数与Softmax损失函数联合学习的策略，在Softmax损失函数基础上分别对训练集每个类别在特征空间维护一个类中心，在训练过程中新增加样本时，网络会约束样本的分类中心距离，以提高多角度情况下的车型识别的能力。实验结果显示，该车型识别模型在CompCars数据集上的正确率达到了93.63%，验证了模型在多角度情况下的准确性和鲁棒性。     

协同级联网络和对抗网络的目标检测

识别多尺度目标和遮挡目标是目标检测中的重点和难点。为了检测不同大小的目标,目标检测器通常利用卷积神经网络(CNN)的多尺度特征图层次结构,然而这种自顶向下的结构由于底层特征图的卷积层较小,缺乏获取小目标特征所需的细节信息,这些目标检测器的性能受到了限制。为此,结合Faster R-CNN框架提出Collaborative R-CNN,设计了一种级联网络结构,可以融合多尺度特征图,以生成深度融合的特征信息来增强小目标所需的细节特征,从而提高检测小目标的能力。此外,由于使用RoIPooling过程中的量化会对小目标检测造成极大的限制,为进一步提高方法的鲁棒性,设计了多尺度RoIAlign来消除这种量化,并通过多尺度的池化来提高网络检测不同尺度目标的能力。最后,将对抗网络与所提出的级联网络相结合,生成包含遮挡目标的训练样本,可显著提高模型的分类能力和识别遮挡目标的鲁棒性。在PASCAL VOC 2012和PASCAL VOC 2007数据集上的实验结果表明,提出的方法优于许多先进的方法。     

基于特征金字塔的人群密度估计方法

轨道交通作为城市中主要的运输方式之一,客流量大,易因拥挤而引发人群骚乱、踩踏等安全事故,并引发一系列公共安全问题,造成重大人员伤亡和财产损失。利用监控图像及其相应标注数据行模型监督训练,训练可融合高低阶特征图的卷积神经网络,对图像中不同尺度人群的底层特征高分辨率和高层特征的高语义信息进行融合,达到可预测多尺度图像的人群密度图和估计人群人数的目的。结合几何适应高斯核以及人群透视图,生成的人群密度图能表达三维真实场景中的人群密度分布情况。通过增广训练数据集,增强网络泛化能力,提高网络的鲁棒性。所提出的深度特征金字塔卷积神经网络模型能够提高人群密度估计的准确率,便于人群预警管理系统尽早发现拥挤踩踏事故的端倪,给有关部门采取相关措施提供帮助。     

基于生成对抗网络的遮挡表情识别

针对实际应用中局部遮挡会影响人脸表情识别,提出一种基于生成对抗网络（GAN）的表情识别算法。先对遮挡人脸图像填补修复,再进行表情识别。其中GAN的生成器由卷积自动编码机构成,与鉴别器的对抗学习使得生成的人脸图像更加逼真;由卷积神经网络构成的鉴别器具有良好的特征提取能力,添加多分类层构成了表情分类器,避免了重新计算图像特征。为了解决训练样本不足的问题,将CelebA人脸数据集用于训练人脸填补修复,同时表情分类器的特征提取部分得到了预训练。在CK+数据集上的实验证明,填补后的人脸图像真实连贯,并取得了较高的表情识别率,尤其提高了人脸大面积遮挡的识别率。     

尺度无关的级联卷积神经网络人脸检测算法

卷积神经网络在进行图片处理时需要输入固定尺寸大小的图片，该限制会导致原图在放缩过程中损失大部分信息。另外，目前人脸检测算法多用单一结构网络进行特征提取，这就使得算法的泛化能力较弱。针对以上两个问题，提出了一种将级联卷积神经网络与空间金字塔池化相结合的人脸检测算法。该方法将三级卷积神经网络模型连接起来，其中三级神经网络模型之间各不相同，结构从简单到复杂，在不同层次的神经网络上提取不同的人脸特征并筛选图片，完成对图片中人脸区域的检测。同时，在每级网络层次中加入空间金字塔池化层，这种池化策略无须固定尺寸大小的输入，增加了模型输入的尺寸选择。在标准人脸数据集中，该方法相对于传统方法实现了模型的多尺度输入，提升了检测的性能，并降低了检测人脸的时间。     

基于空洞空间金字塔池化的雾天图像语义分割

针对雾天图像语义分割中分割精度不高的问题,基于空洞空间金字塔池化、Xception模块和残差网络,提出一种雾天图像语义分割算法.该算法一方面使用空洞空间金字塔池化和残差网络,以多个采样率的并行卷积以及卷积核大小为1×1的卷积对输入图像进行多尺度的上下文特征提取;另一方面,采用解码器结构使用预训练后的Xception模块对提取的特征进行分类,得到每一个像素的预测结果,用于增强分割边界的细化得到边界精细的分割结果.实验表明,所提算法在foggy cityscapes数据集上的平均交并比为73.03％、73.81％与74.50％,分割性能良好.     

基于改进CNN的年龄和性别识别

人脸图像的年龄和性别识别是人脸分析的重要任务,在真实多变场景下完成识别依然面临挑战。改进深度卷积神经网络（Convolutional Neural Network,CNN）,将首层大尺寸卷积核替换为级联3[×]3卷积核;采用跨连卷积层融合中层和高层抽象特征;加入Batch Normalization（BN）层,设置较高的学习率和较小的Dropout比率;采用1[×]1卷积核与全局平均池化（Global Average Pooling）取代全连接层。实验表明,所提方法与主流的年龄性别识别方法比较具有较好的识别率,在Adience数据集上,年龄识别精度达到89.8%,性别识别精度达到93.3%。     

基于动态卷积的多模态脑MR图像生成

近年来, 通过自动生成方法获取多模态MR图像得到了广泛研究, 但仍难以通过一种模态直接生成其他各类模态的图像. 针对该问题, 本文提出了动态生成对抗网络. 新模型通过将生成对抗网络与动态卷积相结合, 同时加入任务标签这一条件, 实现从一种MR模态同时生成其他3种MR模态. 同时为了提高图像生成质量, 进一步提出了多尺度判别策略, 通过融合多个尺度来提升判别效果. 基于BRATS19数据集进行生成验证, 实验结果表明, 新方法不但可以同时生成多种模态的数据, 而且提高了生成图像的质量.     

融合注意力机制的肠道息肉分割多尺度卷积神经网络

肠道息肉分割能够提供息肉在结肠中的位置和形态信息,方便医生依据其结构变化程度来推断 癌变可能性,有利于结肠癌的早期诊断和治疗。针对许多现有的卷积神经网络所提取的多尺度特征有限,且常 引入冗余和干扰特征,难以应对复杂多变的肠道息肉分割问题,提出了一种融合注意力机制的肠道息肉分割多 尺度卷积神经网络(CNN)。首先,设计不同比例金字塔池化策略提取丰富的多尺度上下文信息;然后,通过在 网络中融入通道注意力机制,模型能够根据目标自适应地选择合适的局部上下文信息和全局上下文信息进行特 征集成;最后,联合金字塔池化策略和通道注意力机制构建多尺度有效语义融合解码网络,增强模型对形状、 大小复杂多变的肠道息肉分割的鲁棒性。实验结果表明,本文模型分割的 Dice 系数、IoU 和灵敏度在 CVC-ClinicDB 数据集上分别为 90.6%,84.4%和 91.1%,在 ETIS-Larib 数据集上分别为 80.6%,72.6%和 79.0%, 其能够从肠镜图像中准确、有效地分割出肠道息肉。     

基于PDSSD改进型神经网络的小目标检测算法

SSD卷积神经网络一直对较小目标检测精度不佳。对此在SSD网络结构的基础上引入空洞卷积(Dilated Convolution),并组建空洞金字塔模块(Pyramid Dilated Convolution)和特征空洞金字塔模块(Feature Pyramid Dilated Convolution)融入SSD中,提升了网络浅层特征层的语义信息,提高了深层特征层的感受野和特征提取能力,构建了新型网络结构Pyramid Dilated SSD(PDSSD)。实验结果表明,PDSSD在PASCAL-VOC数据集上的检测mAP(Mean Average Precision)值高达82.1%,检测精度和小目标检测能力明显高于SSD,并且网络训练速度和mAP值领先于其他主流算法。     

基于生成对抗网络学习被遮挡特征的目标检测方法

实际生活中目标间存在的遮挡会造成待检测目标的特征缺失,进而使得检测准确度降低.鉴于此,提出一种用于被遮挡特征学习的生成对抗网络(generative adversarial networks for learning occluded features, GANLOF).被遮挡特征学习网络分为被遮挡特征生成器、鉴别器两个部分.首先对数据集生成随机遮挡,作为模型的输入;然后利用生成器恢复被遮挡图片的池化特征,通过鉴别器区分恢复后的被遮挡池化特征与无遮挡图片池化特征,同时使用检测损失监督生成器,使恢复的被遮挡特征更准确.所提出被遮挡特征学习网络可以作为组件插入到任意的两阶段检测网络中.与Faster RCNN等已有模型相比,所提出模型在PASCAL VOC2007和KITTI数据集上的mAP(mean average precision)指标均有不同程度的提升.     

融合多尺度特征与全局上下文信息的X光违禁物品检测

目的 X光图像违禁物品检测一直是安检领域的一个基础问题,安检违禁物品形式各异,尺度变化大,以及透视性导致大量物体堆放时出现重叠遮挡现象,传统图像处理模型很容易出现漏检误检,召回率低。针对以上问题,提出一种融合多尺度特征与全局上下文信息的特征增强融合网络（feature enhancement fusion network,FEFNet）用于X光违禁物品检测。方法 首先针对特征主干网络darknet53,加入空间坐标的注意力机制,将位置信息嵌入到通道注意力中,分别沿两个空间方向聚合特征,增强特征提取器对违禁目标的特征提取能力,抑制背景噪声干扰。然后,将特征提取主干网络输出的特征编码为1维向量,利用自监督二阶融合获取特征空间像素相关性矩阵,进而获取完整的全局上下文信息,为视觉遮挡区域提供全局信息指导。针对违禁物品尺度不一的问题,提出多尺度特征金字塔融合模块,增加一层小感受野预测特征用于提高对小尺度违禁目标的检测能力。最后,通过融合全局上下文特征信息和局部多尺度细节特征解决违禁物品之间的视觉遮挡问题。结果 在SIXRay-Lite （security inspection X-ray）数据集上进行训练和验证,并与SSD （single shot detection）、Faster R-CNN、RetinaNet、YOLOv5（you only look once）和ACMNet （asymmetrical convolution multi-view neural network）模型进行了对比实验。结果表明,本文模型在SIXray-Lite数据集上的mAP （mean average precision）达到85.64%,特征增强融合模块和多尺度特征金字塔融合模块较原有模型分别提升了6.73%和5.93%,总体检测精度较原有检测网络提升了11.24%。结论 提出的特征增强融合检测模型能够更好地提取显著差异特征,降低背景噪声干扰,提高对多尺度以及小型违禁物品的检测能力。同时利用全局上下文特征信息和多尺度局部特征相结合,有效地缓解了违禁物品之间的视觉遮挡现象,在保证实时性的同时有效地提高了模型的整体检测精度。     

空洞卷积的多尺度语义分割网络

计算机硬件的发展极大程度地促进了计算机视觉的发展,卷积神经网络在语义分割中取得了令人瞩目的成就,但多卷积层叠加难免造成图像中目标边界信息的丢失。为了尽可能保留边界信息,提高图像分割精度,提出一种多尺度空洞卷积神经网络模型。该模型利用多尺度池化适应图像中不同尺度目标,并利用空洞卷积学习目标特征,在更加准确识别目标的同时,提高目标边界的识别精度,在ISPRS Vaihingen数据集上的实验结果表明,提出的多尺度空洞卷积神经网络对于目标边界的拟合结果较为理想。     

特征注意金字塔调制网络的视频目标分割

目的 视频目标分割是在给定第1帧标注对象掩模条件下,实现对整个视频序列中感兴趣目标的分割。但是由于分割对象尺度的多样性,现有的视频目标分割算法缺乏有效的策略来融合不同尺度的特征信息。因此,本文提出一种特征注意金字塔调制网络模块用于视频目标分割。方法 首先利用视觉调制器网络和空间调制器网络学习分割对象的视觉和空间信息,并以此为先验引导分割模型适应特定对象的外观。然后通过特征注意金字塔模块挖掘全局上下文信息,解决分割对象多尺度的问题。结果 实验表明,在DAVIS 2016数据集上,本文方法在不使用在线微调的情况下,与使用在线微调的最先进方法相比,表现出更具竞争力的结果,J-mean指标达到了78.7%。在使用在线微调后,本文方法的性能在DAVIS 2017数据集上实现了最好的结果,J-mean指标达到了68.8%。结论 特征注意金字塔调制网络的视频目标分割算法在对感兴趣对象分割的同时,针对不同尺度的对象掩模能有效结合上下文信息,减少细节信息的丢失,实现高质量视频对象分割。