基于多尺度多任务卷积神经网络的人群计数

在智能监控领域，实现人群计数具有重要价值，针对人群尺度不一、人群密度分布不均及遮挡等问题，提出一种多尺度多任务卷积神经网络（MMCNN）进行人群计数的方法。首先提出一种新颖的自适应人形核生成密度图描述人群信息，消除人群遮挡影响；其次通过构建多尺度卷积神经网络解决人群尺度不一问题，以多任务学习机制同时估计密度图及人群密度等级，解决人群分布不均问题；最后设计一种加权损失函数，提高人群计数准确率。在UCF_CC_50和World Expo'10数据库上进行了评估，验证了自适应人形核的有效性。实验结果表明：所提算法比Sindagi等的方法（SINDAGI V A，PATEL V M.CNN-based cascaded multi-task learning of high-level prior and density estimation for crowd counting.Proceedings of the 2017 14th IEEE International Conference on Advanced Video and Signal Based Surveillance.Piscataway，NJ：IEEE，2017：1-6）在UCF_CC_50数据库上平均绝对误差（MAE）数值和均方误差（MSE）数值分别降低约1.7和45；与Zhang等的方法（ZHANG Y，ZHOU D，CHEN S，et al.Single-image crowd counting via multi-column convolutional neural network.Proceedings of the 2016 IEEE Conference on Computer Vision and Pattern Recognition.Washington，DC：IEEE Computer Society，2016：589-597）相比，在World Expo'10数据库上所提算法的MAE值降低约1.5，且在真实公共汽车数据库上仅0~3人的计数误差，表明其实用性较强。     

Steganography using a 3-player game

Image steganography aims to securely embed secret information into cover images. Until now, adaptive embedding algorithms such as S-UNIWARD or Mi-POD, were among the most secure and most often used methods for image steganography. With the arrival of deep learning and more specifically, Generative Adversarial Networks (GAN), new steganography techniques have appeared. Among them is the 3-player game approach, where three networks compete against each other. In this paper, we propose three different architectures based on the 3-player game. The first architecture is proposed as a rigorous alternative to two recent publications. The second takes into account stego noise power. Finally, our third architecture enriches the second one with a better interaction between embedding and extracting networks. Our method achieves better results compared to existing works Hayes and Danezis (2017), Zhu et al. (2018), and paves the way for future research on this topic.     

基于深度学习的小样本中药材粉末显微图像识别

针对中药材种类繁多、数据量稀少以及难以对其导管进行分类的问题,提出一种基于多通道颜色空间与注意力机制模型的卷积神经网络改进方法。首先,采用多通道颜色空间将RGB颜色空间与其他颜色空间合并为6通道作为网络输入,使网络学习亮度、色调和饱和度等特征信息,弥补数据量的不足;其次,在网络中加入注意力机制模型,其中通道注意力模型将两个池化层紧密连接到一起,空间注意力模型将多尺度空洞卷积结合到一起,使网络将注意力聚焦于小样本中关键的特征信息。实验结果表明,针对34种中药材样本的8774张导管图像,采用多通道颜色空间和注意力机制模型的方法,与原始ResNet网络相比,准确率分别提升了1.8个百分点和3.1个百分点,将二者结合后准确率提升了4.1个百分点,说明所提方法对小样本分类的准确率有着大幅度的提升。     

基于深度神经网络的表面划痕识别方法

为实现亮度不均的复杂纹理背景下表面划痕的鲁棒、精确、实时识别，提出一种基于深度神经网络的表面划痕识别方法。用于表面划痕识别的深度神经网络由风格迁移网络和聚焦卷积神经网络（CNN）构成，其中风格迁移网络针对亮度不均的复杂背景下的表面划痕进行预处理，风格迁移网络包括前馈转换网络和损失网络，首先通过损失网络提取亮度均匀模板的风格特征和检测图像的知觉特征，对前馈转换网络进行离线训练，获取网络最优参数值，最终使风格迁移网络生成亮度均匀且风格一致的图像，然后，利用所提出的基于聚焦结构的聚焦卷积神经网络对生成图像中的划痕特征进行提取并识别。以光照变化的金属表面为例，进行划痕识别实验，实验结果表明：与需要人工设计特征的传统图像处理方法及传统深度卷积神经网络相比，划痕漏报率低至8.54%，并且收敛速度更快，收敛曲线更加平滑，在不同的深度模型下均可取得较好的检测效果，准确率提升2%左右。风格迁移网络能够保留完整划痕特征的同时有效解决亮度不均的问题，从而提高划痕识别精度；同时聚焦卷积神经网络能够实现对划痕的鲁棒、精确、实时识别，大幅度降低划痕漏报率和误报率。     

基于深度卷积长短时神经网络的视频帧预测

针对视频帧预测中难以准确预测空间结构信息细节的问题，通过对卷积长短时记忆（LSTM）神经网络的改进，提出了一种深度卷积长短时神经网络的方法。首先，将输入序列图像输入到两个不同通道的深度卷积LSTM网络组成的编码网络中，由编码网络学习输入序列图像的位置信息变化特征和空间结构信息变化特征；然后，将学习到的变化特征输入到与编码网络通道数对应的解码网络中，由解码网络输出预测的下一张图；最后，将这张图输入回解码网络中，预测接下来的一张图，循环预先设定的次后输出全部的预测图。与卷积LSTM神经网络相比，在Moving-MNIST数据集上的实验中，相同训练步数下所提方法不仅保留了位置信息预测准确的特点，而且空间结构信息细节表征能力更强。同时，将卷积门控循环单元（GRU）神经网络的卷积层加深后，该方法在空间结构信息细节表征上也取得了提升，检验了该方法思想的通用性。     

基于深度学习的番茄叶部病害识别模型

番茄叶病种类多、成因复杂,其预防和识别难度较大。传统基于机器学习的方法多靠人工识别,需要一定的专家经验,且具有主观性强、识别准确率不高等缺点。为实现番茄叶病特征的自动提取,并提高识别准确率,提出一种基于深度学习的番茄叶病识别模型。该模型基于卷积神经网络对番茄叶部病害特征进行自动提取,获得高维特征后,采用PCA降维算法去除冗余特征;从增大类间距离并减小类内距离的角度改进了softmax分类器,提高了识别准确率。将该模型在CrowdAI提供的数据集上进行了仿真验证,结果表明,该模型能够对番茄叶部常见10种病害进行自动提取特征和识别,综合识别准确率达到95%以上。     

基于Faster R-CNN的颜色导向火焰检测

基于深度特征的目标检测方法Faster R-CNN在火焰检测任务上存在检测效率低的问题,因此提出了基于颜色引导的抛锚策略。该策略设计火焰颜色模型来限制锚的生成,即利用火焰颜色约束锚的生成区域,从而减少了初始锚的数量,提升了计算效率。为了进一步提高网络的计算效率,将区域生成网络中的卷积层替换成掩膜卷积。为了验证所提方法的检测效果,采用BoWFire和Corsician数据集进行验证。实验结果表明,该方法实际检测速度相较于原Faster R-CNN提高了10.1%,BoWFire上该方法的火焰检测F值为0.87,Corsician上该方法的准确度可达99.33%。所提方法可以提高火焰检测的效率,并能够准确检测图像中的火焰。     

盲去模糊的多尺度编解码深度卷积网络

针对拍摄场景中物体运动不一致所带来的非均匀模糊，为提高复杂运动场景中去模糊的效果，提出一种多尺度编解码深度卷积网络。该网络采用"从粗到细"的多尺度级联结构，在模糊核未知条件下，实现盲去模糊；其中，在该网络的编解码模块中，提出一种快速多尺度残差块，使用两个感受野不同的分支增强网络对多尺度特征的适应能力；此外，在编解码之间增加跳跃连接，丰富解码端信息。与2018年国际计算机视觉与模式识别会议（CVPR）上提出的多尺度循环网络相比，峰值信噪比（PSNR）高出0.06 dB；与2017年CVPR上提出的深度多尺度卷积网络相比，峰值信噪比和平均结构相似性（MSSIM）分别提高了1.4%和3.2%。实验结果表明，该网络能快速去除图像模糊，恢复出图像原有的边缘结构和纹理细节。     

瓷砖表面非常规尺寸瑕疵的检测

与普通目标检测任务不同, 瓷砖表面瑕疵检测的困难之处在于检测小尺寸和大长宽比等非常规尺寸的目标. 为了解决这两个问题, 本文提出了一种基于改进 Cascade R-CNN 的新型瓷砖表面瑕疵检测算法. 为了提高模型对小瑕疵的检测能力, 本文模型利用侧向连接结构进行上下层语义信息的融合, 使用可切换空洞率的空洞卷积来增加模型的感受野; 为了提高模型对于大长宽比瑕疵的检测能力, 本文模型在标准卷积上引入偏移域以更好提取目标特征信息. 此外, 本文模型调整 Cascade R-CNN 框架中预选锚框的大小和长宽比例. 实验结果表明, 在从瓷砖工厂收集的数据集上, 本文所提出算法的平均精度均值 (mean average precision, mAP) 达到了 73.5%, 比改进前的 Cascade R-CNN 模型提高了9.7%. 本文实验代码可从以下链接获取: https://github.com/mashibin/Ceramic-tile-defect-detection.