协作式生成对抗网络

生成对抗网络（Generative adversarial nets,GANs）将生成模型与判别模型进行了巧妙结合,采用无监督的训练方式,通过相互对抗共同提高,其在学术界掀起了一股新的机器学习热潮.GANs的学习目标是可以完整拟合任意真实样本的数据分布,然而在实际当中,真实样本分布的复杂程度难以预计,容易发生模式坍塌（Mode collapse）等问题,从而导致结果冗余,模型不收敛等.为提高无监督条件下的GANs生成能力,减少或消除模式坍塌,本文提出一种全新的协作式生成网络结构,通过构建多个生成模型,引入协作机制,使得生成模型在训练过程中能够相互学习,共同进步,从而提高模型对真实数据的拟合能力,进一步提高生成质量.通过在三组不同类型的数据集上进行实验,分析对比结果后发现新模型在二维图像生成方面,特别是人脸图片,有着显著的效果,协作机制不仅可以加快模型收敛速度,提高训练效率,还能消除损失函数噪声,在三维模型生成方面也产生了一定的影响.通过调整模型参数,模式坍塌问题也得到了遏制.本文还设计了一种动态学习方法,动态调节模型的学习速率,有效减少了过大或过小的梯度惩罚.     

基于条件对抗生成网络的对抗样本防御方法

人工智能目前在诸多领域均得到较好应用,然而通过对抗样本会使神经网络模型输出错误的分类.研究提升神经网络模型鲁棒性的同时如何兼顾算法运行效率,对于深度学习在现实中的落地使用意义重大.针对上述问题,本文提出一种基于条件对抗生成网络的对抗样本防御方法Defense-CGAN.首先使用对抗生成网络生成器根据输入噪声与标签信息生...     

基于条件生成对抗网络的水下图像增强算法

针对由于光在水中传播所带来的影响,导致所获得的水下图像不清晰以及颜色失真的问题,提出了一种基于条件生成对抗网络(CGAN)的水下图像增强算法.为了达到更好的增强效果,利用完全配对的水下图像与清晰图像进行模型的训练,通过端到端的方式获取增强图像.在生成网络模型中,采用U-Net网络结构进行网络的信息减负,同时为了捕捉到更...     

基于条件生成对抗网络的CT图像去噪方法

医学图像在重建过程中总会受到噪声干扰,对于此问题,本文提出了 一种基于条件生成对抗网络(CGAN)的去噪方法,算法以完整图像作为网络的输入及输出,使生成的图像信息更加稳定可靠.为了适应CT图像的特点,本文对CGAN结构进行了改进,使其能够适应不同噪声水平下的加性高斯白噪声,为了提高效率,在判别器进行训练时采用了损失判别...     

基于单幅图像学习的生成对抗网络模型

将卷积神经网络引入生成对抗网络可提高所生成图像的质量,但网络的感受野较小且难以学习各个特征通道之间的重要关系.在SinGAN网络的基础上,提出一种能从单幅图像中学习的生成对抗网络模型.在SinGAN网络的生成器和鉴别器中引入Inception V2模块以增加网络宽度扩大感受野,采用多个卷积核提取图像特征并进行特征融合,...     

基于条件信息卷积生成对抗网络的图像识别

传统的图像识别方法需要大量有标签样本进行训练，且模型训练难以达到稳定。针对这些问题，结合条件生成网络和信息最大化生成网络的结构优势建立了条件信息卷积生成网络（C-Info-DCGAN）。模型增加图像的类别信息和潜在信息作为输入数据，然后利用Q网络去更好地发挥类别信息和潜在信息对训练的引导作用，并且利用深度卷积网络来加强对图像特征的提取能力。实验结果表明，该方法能够加快模型训练收敛速度，并有效提高图像识别的准确率。     

生成样本对抗训练的图半监督学习

给定一个由少量标记节点和大量未标记节点组成的图,图半监督学习的目标是为图中的未标记节点分配标签。生成对抗网络已经在半监督学习中展示了强大的能力,但基于生成对抗网络的图半监督学习的研究工作较少,目前的工作主要关注在低密度区域生成未标记样本削弱子图之间的信息传播,从而使决策边界更清晰,但在这类方法中,标记样本过少仍是其面临的主要挑战。针对这个问题,提出了一种基于生成样本对抗训练的图半监督学习算法。该算法基于生成对抗网络,分别生成服从真实样本分布的标记样本和与真实样本分布不同的未标记样本,其中生成的标记样本扩充了监督信息,生成的未标记样本减少了密度间隙中邻近节点的影响,从而提高了图半监督分类效果。相比现有的方法,提出的算法全面考虑了标记样本和未标记样本对图半监督学习的影响,使其分类能力更强。同时在不同的数据集上进行了大量的实验,验证了该方法的有效性。     

基于概率的产生式规则判定

利用概率理论处理产生式规则的推理。此方法弥补了规则推理过于机械化的缺点,从而推理过程更符合人的思维过程,推理结果更容易被人所接受。利用车间生产模型对该方法进行验证,效果良好。     

基于条件生成对抗网络的图像着色研究

随着多媒体技术的发展,诸如黑白照片着色、医学影像渲染和手绘图上色等各种图像着色应用需求逐渐增多。传统着色算法大部分存在着色模式单一、在处理部分数据时着色效果不佳或者依赖人工输入信息等缺点,对此,设计了一种条件生成对抗网络和颜色分布预测模型相结合的图像着色方法。由生成对抗网络生成着色图像,并通过预测模型的预测值来对生成器的生成的着色图像做出校正,改善了生成对抗网络生成图像颜色容易趋向单一化的问题。最后通过引入一个色彩对比度损失,进一步提升了算法在某些对比度较小的分类图像上的着色质量。通过在ImageNet数据集上的多组对比实验表明,与其他传统方法相比,该方法在更多的图像分类上有着更出色的着色效果。     

基于条件约束的胶囊生成对抗网络

生成式对抗网络(Generative adversarial networks, GAN)是主要的以无监督方式学习深度生成模型的方法之一.基于可微生成器网络的生成式建模方法, 是目前最热门的研究领域, 但由于真实样本分布的复杂性, 导致GAN生成模型在训练过程稳定性、生成质量等方面均存在不少问题.在生成式建模领域, 对网络结构的探索是重要的一个研究方向, 本文利用胶囊神经网络(Capsule networks, CapsNets)重构生成对抗网络模型结构, 在训练过程中使用了Wasserstein GAN (WGAN)中提出的基于Earth-mover距离的损失函数, 并在此基础上加以条件约束来稳定模型生成过程, 从而建立带条件约束的胶囊生成对抗网络(Conditional-CapsuleGAN, C-CapsGAN).通过在MNIST和CIFAR-10数据集上的多组实验, 结果表明将CapsNets应用到生成式建模领域是可行的, 相较于现有类似模型, C-CapsGAN不仅能在图像生成任务中稳定生成高质量图像, 同时还能更有效地抑制模式坍塌情况的发生.     

基于生成对抗网络的多视图学习与重构算法

同一事物通常需要从不同角度进行表达.然而,现实应用经常引出复杂的场景,导致完整视图数据很难获得.因此研究如何构建事物的完整视图具有重要意义.本文提出一种基于生成对抗网络（Generative adversarial networks,GAN）的多视图学习与重构算法,利用已知单一视图,通过生成式方法构建其他视图.为构建多视图通用的表征,提出新型表征学习算法,使得同一实例的任意视图都能映射至相同的表征向量,并保证其包含实例的重构信息.为构建给定事物的多种视图,提出基于生成对抗网络的重构算法,在生成模型中加入表征信息,保证了生成视图数据与源视图相匹配.所提出的算法的优势在于避免了不同视图间的直接映射,解决了训练数据视图不完整问题,以及构造视图与已知视图正确对应问题.在手写体数字数据集MNIST,街景数字数据集SVHN和人脸数据集CelebA上的模拟实验结果表明,所提出的算法具有很好的重构性能.     

基于一种条件熵距离惩罚的生成式对抗网络

生成高质量的样本一直是生成式对抗网络(generative adversarial networks,简称GANs)领域的主要挑战之一.鉴于此,利用条件熵构建一种距离,并将此直接惩罚于GANs生成器目标函数,在尽可能保持熵不变的条件下,迫使生成分布逼近目标分布,从而大幅度地提高网络生成样本的质量.除此之外,还通过优化G...     

基于生成对抗网络的图像动漫化

动漫风格的图像具有高度的简化和抽象等特征,为了解决将现实世界图像转化成动漫风格图像这一问题,提出一种基于生成对抗网络的图像动漫化方法。本文的生成网络是类U-Net的全卷积结构,对输入图像先下采样,并加上浅层的特征用双线性插值的方法进行上采样,判别网络则采用Patch GAN加谱归一化的结构,分别计算语义内容损失和风格损失以提高网络的稳定性。本文采用surface表征损失、structure表征损失和texture表征损失代替风格损失,使得生成动漫图像的效果更可控。写实图像选用train2014,人脸图像采用CelebA-HQ数据集。使用本文模型在这些数据集上进行实验,实验结果表明,本文模型能够有效地完成图像动漫化的过程,并生成较高质量的动漫化图像。     

基于生成式对抗网络的通用性对抗扰动生成方法

深度神经网络在图像分类应用中具有很高的准确率,然而,当在原始图像中添加微小的对抗扰动后,深度神经网络的分类准确率会显著下降。研究表明,对于一个分类器和数据集存在一种通用性对抗扰动,其可对大部分原始图像产生攻击效果。文章设计了一种通过生成式对抗网络来制作通用性对抗扰动的方法。通过生成式对抗网络的训练,生成器可制作出通用性对抗扰动,将该扰动添加到原始图像中制作对抗样本,从而达到攻击的目的。文章在CIFAR-10数据集上进行了无目标攻击、目标攻击和迁移性攻击实验。实验表明,生成式对抗网络生成的通用性对抗扰动可在较低范数约束下达到89%的攻击成功率,且利用训练后的生成器可在短时间内制作出大量的对抗样本,利于深度神经网络的鲁棒性研究。     

Generative Adversarial Networks:Introduction and Outlook

Recently, generative adversarial networks (GANs) have become a research focus of artificial intelligence. Inspired by two-player zero-sum game, GANs comprise a generator and a discriminator, both trained under the adversarial learning idea. The goal of GANs is to estimate the potential distribution of real data samples and generate new samples from that distribution. Since their initiation, GANs have been widely studied due to their enormous prospect for applications, including image and vision computing, speech and language processing, etc. In this review paper, we summarize the state of the art of GANs and look into the future. Firstly, we survey GANs' proposal background, theoretic and implementation models, and application fields. Then, we discuss GANs' advantages and disadvantages, and their development trends. In particular, we investigate the relation between GANs and parallel intelligence, with the conclusion that GANs have a great potential in parallel systems research in terms of virtual-real interaction and integration. Clearly, GANs can provide substantial algorithmic support for parallel intelligence.      

基于对抗网络遥感图像超分辨率重建研究

图像分辨率是衡量遥感图像质量的重要指标,受限于成像设备和传输条件,传统遥感图像的清晰度难以保证,针对上述问题,提出了一种基于条件生成对抗网络的遥感图像超分辨率重建的改进模型。为了加快模型的收敛速度,在生成器网络中使用内容损失和对抗损失相结合作为目标函数。另外为了提高了网络训练的稳定性,在判别器网络中引入梯度惩罚函数对判别器梯度进行限制。实验结果表明,改进后的模型相较于SRCNN、FSRCNN和SRGAN模型,主观视觉效果和客观评价指标均有显著提升。     

基于条件深度卷积生成对抗网络的图像识别方法

生成对抗网络（Generative adversarial networks,GAN）是目前热门的生成式模型.深度卷积生成对抗网络（Deep convolutional GAN,DCGAN）在传统生成对抗网络的基础上,引入卷积神经网络（Convolutional neural networks,CNN）进行无监督训练;条件生成对抗网络（Conditional GAN,CGAN）在GAN的基础上加上条件扩展为条件模型.结合深度卷积生成对抗网络和条件生成对抗网络的优点,建立条件深度卷积生成对抗网络模型（Conditional-DCGAN,C-DCGAN）,利用卷积神经网络强大的特征提取能力,在此基础上加以条件辅助生成样本,将此结构再进行优化改进并用于图像识别中,实验结果表明,该方法能有效提高图像的识别准确率.     

基于生成对抗网络的运动模糊图像复原

针对相机成像时相机抖动、物体运动等导致图像产生运动模糊这一十分具有挑战性的问题，提出基于生成对抗网络的深度卷积神经网络来复原模糊图像的解决方案。该方案省略了模糊核估计的过程，采用端对端的方式直接获取复原图像；通过引入生成对抗网络思想的对抗损失和对残差网络进行改进，有效地复原了图像的细节信息。最后通过训练此深度卷积神经网络模型并在相关模糊复原基准数据集上测试，证明了该方案取得了较好的结果。     

基于条件深度卷积生成对抗网络的视网膜血管分割

视网膜血管的分割帮助医生对眼底疾病进行诊断有着重要的意义.但现有方法对视网膜血管的分割存在着各种问题,例如对血管分割不足,抗噪声干扰能力弱,对病灶敏感等.针对现有血管分割方法的缺陷,本文提出使用条件深度卷积生成对抗网络的方法对视网膜血管进行分割.我们主要对生成器的网络结构进行了改进,在卷积层引入残差模块进行差值学习使得网络结构对输出的改变变得敏感,从而更好地对生成器的权重进行调整.为了降低参数数目和计算,在使用大卷积核之前使用小卷积核对输入特征图的通道数进行减半处理.通过使用U型网络的思想将卷积层的输出与反卷积层的输出进行连接从而避免低级信息共享.通过在DRIVE和STARE数据集上对本文的方法进行了验证,其分割准确率分别为96.08%、97.71%,灵敏性分别达到了82.74%、85.34%, F度量分别达到了82.08%和85.02%,灵敏度比R2U-Net的灵敏度分别高了4.82%,2.4%.