融入类贡献抑制因子的灰度级模糊C均值图像分割

基于灰度级模糊C均值图像分割算法具有分割速度快的优势。由于无损检测图像中背景类和目标类差异较大,该算法不能有效地将目标分割出来,故提出改进的基于灰度级的模糊C均值算法。构建了一种与类大小反向相关的类贡献抑制因子表达式,将之融入目标函数后能够降低较大类对目标函数的贡献,这可避免较小类的聚类中心受较大类的影响而靠近较大类的聚类中心。最小化新的目标函数可得新形式的隶属度和聚类中心表征形式。采用类大小差异较大的无损检测图像进行试验,结果显示本文算法得到的分割图像视觉效果良好,而且指标G_mean也更高,进一步提升了基于灰度级模糊C均值算法适应能力。     

深度神经网络图像语义分割方法综述

图像语义分割是计算机视觉领域近年来的热点研究课题,随着深度学习技术的兴起,图像语义分割与深度学习技术进行融合发展,取得了显著的进步,在无人驾驶、智能安防、智能机器人、人机交互等真实场景中应用广泛。首先对应用于图像语义分割的几种深度神经网络模型进行简单介绍,接着详细阐述了现有主流的基于深度神经网络的图像语义分割方法,依据实现技术的区别对图像语义分割方法进行分类,并对每类方法中代表性算法的技术特点、优势和不足进行分析与总结。之后归纳了图像语义分割常用的大规模公共数据集和性能评价指标,并在此基础上对经典的语义分割方法的实验结果进行了对比,最后对语义分割领域未来可行的研究方向进行展望。     

多粒度融合的模糊规则系统图像特征学习

当前最流行的图像特征学习方法是深度神经网络,该类方法无需人工参与即可自动地通过特征学习提取高效的特征,用于分类识别等任务。然而,深度神经网络图像特征抽取方法目前也面临着诸多挑战,其有效性严重依赖大规模的数据,且通常被视为黑盒模型,解释性较差。针对上述挑战,以基于模糊规则推理的TSK模糊系统(TSK-FS)为基础,提出了一种适用于不同规模数据集且易于理解的特征学习方法——多粒度融合的模糊规则系统图像特征学习算法。该方法通过基于规则的TSK-FS抽取图像特征,因而特征学习过程是可以利用规则进行解释的。其次,多粒度扫描也使得其特征学习能力进一步提升。在不同规模的图像数据集上进行了充分的实验,实验结果表明该方法在图像数据集上具有较好的有效性。     

融合迁移学习的AlexNet神经网络不锈钢焊缝缺陷分类

针对不锈钢焊缝缺陷特征提取存在主观单一性和客观不充分性等问题,提出一种融合迁移学习的AlexNet卷积神经网络模型,用于不锈钢焊缝缺陷的自动分类。首先,由于不锈钢焊缝缺陷数据较为缺乏,通过采用迁移学习对网络前3层冻结,减少网络对输入数据量的要求;对后2层卷积层提取的特征信息批量归一化(batch normalization, BN),以加快网络的收敛速度;并使用带泄露线性整流(leaky rectified linear unit, LeakyReLU)函数对抑制神经元进行激活,从而提高模型的鲁棒性和特征提取能力。结果表明,该模型最终达到了95.12%的准确率, 相比原结构识别精度提高了9.8%。验证了改进后方法能够对裂纹、气孔、夹渣、未熔合和未焊透5类不锈钢焊缝缺陷实现高精度分类。相比现有方法,其识别面更广,精度更高,具有一定的工程实践意义。     

生成式对抗网络及其在图像生成中的研究进展

生成式对抗网络(GAN)现已成为深度学习领域热门的研究方向,其独特的对抗性思想来源于博弈论中的二人零和博弈,如何解决GAN训练不稳定、生成样本质量差、评价体系不够健全、可解释性差等问题是目前GAN研究的重点和难点.调研了生成式对抗网络的研究背景和发展趋势.首先阐述了生成式对抗网络的基本思想和算法实现,分析了GAN的优势与不足,然后对已有改进方法进行了较为系统的分类,从基于结构改变和基于损失函数变体的两种类型分别梳理了一些典型的GAN的优化方法和衍生模型;比较了GAN与其他生成模型的异同,介绍了各自的优势与不足;对比了GAN及其衍生模型的性能,总结了它们的运作机制、优点、局限性以及适用场景,介绍了生成式对抗网络在图像生成领域中的应用;最后列举了生成式对抗网络的主流评价指标,分析了GAN研究中仍面临的主要问题并给出对应的解决思路,并将列举出的主流解决手段在解决效果及可应用性方面进行了对比分析,展望了未来的研究方向.     

任务感知双原型网络的人物交互少样本识别

人物交互(HOI)识别是计算机视觉领域的重要研究热点.随着深度学习在图像分类任务中的巨大成功,人物交互识别任务也取得重大进展,但样本不平衡和组合爆炸问题仍是制约当前人物交互识别任务性能的关键挑战.由此,将人物交互识别任务与少样本学习相结合,将人物交互识别任务定义为一个少样本任务,并提出了任务感知双原型网络(TDP-Net)来解决少样本人物交互任务.具体地,首先使用图方法为每个任务生成语义感知的任务表示作为任务的先验信息,并使用语义图注意力模块(SGA-Module)生成注意力权重,对特征图中不同区域进行不同重要程度的关注,以适应不同任务条件下的映射关系,实现在新任务中自动推理.此外,还设计了一个双路原型模块(DP-Module)以分别产生交互类别的动作类原型和物体类原型,并分别对动词和名词进行分类.通过分别为动作和物体建立类原型,有效地分离了动作和物体间复杂的视觉关系.同时由于人物交互类别之间具有相似性,可通过重新组合动作和物体类别将知识迁移到新的交互类别中.实验结果表明,该模型在人物交互少样本任务上的平均准确率比基线方法在两个实验设置上分别提高了3.2个百分点和15.7个百分点,验证了TDP-Net在少样本人物交互任务中的有效性.     

基于像素聚类的空间变化表面材质建模

针对空间变化表面材质的反射属性提出了一种基于图像的轻量化建模方法。仅需利用消费级手 机,在环境光和点光源下分别对平面材质样本拍摄一幅图像,即可计算重建其表面的双向反射分布函数 (svBRDFs)参数图、法向量图、切向量图等材质属性。其中对 BRDF 参数的拟合采用了一种基于像素聚类的策 略,即假定具有相似外观和结构特征的像素属于同种材质、共用一组参数,从而大幅降低参数拟合的难度。 在此基础上,通过一种新的迭代多步优化方案对全局和空间变化的参数进行拟合,产生高分辨率的 BRDF 参 数纹理图。该方法不依赖特殊设备,也无需采集海量数据,就能够为包括金属材质、各向异性材质等在内的 多种类表面材质产生高质量的 BRDF 参数图,以及高真实感的基于物理的绘制结果,因此更易于实现和应用。     

基于深度学习的图像本征属性预测方法综述

真实世界的外观主要取决于场景内对象的几何形状、表面材质及光照的方向和强度等图像的本 征属性。通过二维图像预测本征属性是计算机视觉和图形学中的经典问题,对于图像三维重建、增强现实等应 用具有重要意义。然而二维图像的本征属性预测是一个高维的、不适定的逆向问题,通过传统算法无法得到理 想结果。针对近年来随着深度学习在二维图像处理各个方面的应用,出现的大量利用深度学习对图像本征属性 进行预测的研究成果,首先介绍了基于深度学习的图像本征属性预测算法框架,分析了以获得场景反射率和阴 影图为主的本征图像预测、以获得图像中材质 BRDF 参数为主的本征属性预测及以获得图像光照相关信息为主 的本征属性预测 3 个方向的国内外研究进展并总结了各自方法的优缺点,最后指出了图像本征属性预测的研究 趋势和重点。     

基于细胞神经网络和并行压缩感知的 图像加密算法

基于细胞神经网络(CNN)和并行压缩感知(CS)提出了一种高安全性的非可视化图像加密算法, 旨在提高现有加密算法的信息传输效率以及减少存储空间。首先明文图像的小波系数经过阈值处理和索引置乱 后,利用受控的部分哈达玛矩阵对其进行并行压缩,接着执行费雪耶兹行列置乱和加模操作,然后再将部分加 密图像分割并通过最低有效位(LSB)嵌入算法随机地隐藏到剩余加密图像的 alpha 通道中生成最终的类噪声密 文图像,具有超混沌特性的 CNN 所产生的伪随机序列用于构造置乱、扩散以及受控测量矩阵。最后,通过一 系列的安全性分析表明,该算法具有很高的传输效率和安全性。