基于深度卷积神经网络的物体识别算法

针对传统物体识别算法中人工设计出来的特征易受物体形态多样性、光照和背景的影响,提出了一种基于深度卷神经网络的物体识别算法。该算法基于NYU Depth V2场景数据库,首先将单通道深度信息转换为三通道;再用训练集中的彩色图片和转换后的三通道深度图片分别微调两个深度卷积神经网络模型;然后用训练好的模型对重采样训练集中的彩色和深度图片提取模型第一个全连接层的特征,并将两种模态的特征串联起来,训练线性支持向量机（LinSVM）;最后将所提算法应用到场景理解任务中的超像素特征提取。所提方法在测试集上的物体分类准确度可达到91.4%,比SAE-RNN方法提高4.1个百分点。实验结果表明所提方法可提取彩色和深度图片高层特征,有效提高物体分类准确度。     

基于改进卷积神经网络的铁轨伤损图像识别

铁轨探伤技术的可靠性关系到铁路运行的安全性。分析BP神经网络、卷积神经网络算法在图片识别中的优势,提出一种结合BP、卷积网络的新算法应用于铁轨伤损检测。改进算法利用卷积神经网络对铁轨样本进行特征提取,仅一次前向运算获得低维度铁轨图,再由BP神经网络对低维度铁轨图特征进行分类训练与测试。实验结果表明,改进算法在已训练好的模型测试中得到较好的误差收敛曲线与较高的测试精度,与BP算法、卷积算法相比,该算法训练时间更少,对铁轨伤损图片识别效果更好,在铁轨伤损检测方面有较好的应用前景。     

一种基于卷积神经网络的人脸识别方法

近年来,随着深度学习的发展,卷积神经网络已经广泛运用到图像识别领域,它不仅提高了识别的准确率,同时自特征提取方面的效果也优于许多传统的算法。提出一种基于卷积神经网络的人脸识别算法。该方法主要涉及两方面,一是使用卷积神经网络对训练集进行特征提取;二是将提取的特征图片输入改进的神经网络进行训练及识别。通过MATLAB进行了仿真实验,对比结果表明卷积神经网络有很好的特征提取性能及良好识别效果,比现有的算法有很大的优势。     

集成的卷积神经网络在智能冰箱果蔬识别中的应用

冰箱内物体繁多 且摆放随意,给基于图像分析的冰箱物体识别带来了很多挑战。本文提出一种用集成的卷积神经网络方法来解决冰箱食物种类识别问题。其基本思想是首先分别训练两个卷积神经网络,一个用于果蔬种类识别,一个用于果蔬的颜色识别,然后用一个多层感知器将两个独 立的网络集成进行分类训练。集成训练之后的模型能将两个网络的信息进行补偿和强化。本文 方法能有效提升颜色在物体识别中的主导作用,改善了由于遮挡、视角变化导致识别准确性不高的问题。最后通过对从冰箱获取大量真实的图片数据进行实验,验证了本文方法在解决智能冰箱物体识别问题的有效性。     

深度卷积神经网络在Caltech-101图像分类中的相关研究

目前,国内关于评估预训练与微调对卷积神经网络性能影响的研究较少。基于此,提出采用Caffe框架中的Caffe Net网络结构,将卷积神经网络用于图片物体识别。为更直观分析计算过程,将卷积网络中部分隐含层特征进行了可视化,并在Caltech-101数据集上分析了随机初始化与预训练模型初始化条件下深度卷积的分类效果,以及全局微调模式与局部微调模式对图像分类的影响。结果表明,预训练模型初始化能够极大提高收敛速度和识别正确率,全局微调模式能较好地拟合新的样本数据,同样提高了识别正确率。在Caltech-101数据集上获得了95.24%的平均识别率,更加有效地优化了图像识别过程。     

一种面向表情识别的ROI区域二级投票机制

针对如何更有效地使用卷积神经网络从训练图像中学习到的分布式特征进行研究,提出了一种面向人脸表情识别的ROI区域二级投票机制。将图像划分成一系列感兴趣区域（ROI）图像输入到卷积神经网络中进行训练;然后将测试图像的ROI图像输入到卷积神经网络中,统计所有ROI图像的判别结果;最后采用二级投票机制确定测试图像的最终类别,得到最终判别结果。针对卷积神经网络不能从人脸图像中学习到旋转等空间位置信息,引入了STN（spatial transformer network）,提高算法在解决复杂情况下的表情识别问题的能力。实验表明,ROI区域二级投票机制能够更有效地使用卷积神经网络从训练图像中学习到的分布式特征,比直接使用ROI图像进行投票的方法准确率提升了1.1%,引入STN能够有效提升卷积神经网络的鲁棒性,比未引入STN的方法准确率提升了1.5%。     

交通标志识别算法的对比与分析

交通标志识别作为典型的机器视觉应用,已有多种机器视觉算法得到广泛的应用。卷积神经网络能够避免显式的人工特征提取过程,因此本文引入卷积神经网络为交通标志进行识别研究,并与BP神经网络、支持向量机进行对比实验,通过对实验结果的理解与分析,可以得出卷积神经网络在识别率及训练速度上均显著高于另两种算法,并能取得最佳的识别效果。     

基于深度卷积自编码神经网络的手写数字识别研究

针对提高不同笔体下的手写识别准确率进行了研究,将深度卷积神经网络与自动编码器相结合,设计卷积自编码器网络层数,形成深度卷积自编码神经网络。首先采用双线性插值方法分别对MNIST数据集与一万幅自制中国大学生手写数字图片进行图像预处理,然后先使用单一MNIST数据集对深度卷积自编码神经网络进行训练与测试;最后使用MNIST与自制数据集中5 000幅混合,再次训练该网络,对另外5 000幅进行测试。实验数据表明,所提深度卷积自编码神经网络在MNIST测试集正确率达到99.37%,有效提高了准确率;且5 000幅自制数据集模型测试正确率达99.33%,表明该算法实用性较强,在不同笔体数字上得到了较高的识别准确率,模型准确有效。     

卷积神经网络在验证码识别上的应用与研究

针对日前在互联网中被广泛使用的验证码,提出将卷积神经网络引入到验证码识别之中。通过设计新的卷积网络拓扑结构,针对可分割成语验证码提出基于k-means聚类的字符分割方法,以及仿真验证码图片自生成训练集,通过预训练过程使得卷积训练网络具有良好初值,加速收敛并提高模型泛化能力;针对不可分割验证码,省去字符分割操作直接将验证码整体作为卷积模型输入,引入仿射变换、水漫填充等预处理和SVM算法二分类,或者结合多标记学习方法设计卷积拓扑等。最终实验研究证实卷积神经网络对于可分割及不可分割验证码的平均识别准确率均收敛于99%左右。     

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。     

结合深度神经网络的网络监控系统微表情识别

为了提高网络监控系统微表情识别的效果,结合深度神经网络技术提出新的智能监控系统微表情识别算法。将判别能力强的卷积神经网络特征与鲁棒的直方图特征结合,利用卷积神经网络提取目标的空间特征,再将卷积特征表示为直方图,结合直方图和卷积神经网络两者的优势设计新的人体追踪算法;设计跨模态监督的深度神经网络训练方法,将可见光视频数据送入深度神经网络进行训练,利用近红外光视频对训练程序进行监督。基于公开的多模态微表情识别数据集完成了验证实验,结果显示该算法有效地提高了微表情识别的性能。     

基于卷积神经网络的视差图生成技术

针对裸眼三维中视差图生成过程中存在的高成本、长耗时以及容易出现背景空洞的问题，提出了一种基于卷积神经网络（CNN）学习预测的算法。首先通过对数据集的训练学习，掌握数据集中的变化规律；然后对输入卷积神经网络中的左视图进行特征提取和预测，得到深度值连续的深度图像；其次将预测所得到的每一个深度图和原图进行卷积，将生成的多个立体图像对进行叠加，最终形成右视图。仿真结果表明：该算法的像素重构尺寸误差相比基于水平视差的三维显示算法和深度图像视点绘制的算法降低了12.82%和10.52%，且背景空洞、背景粘连等问题都得到了明显改善。实验结果表明，卷积神经网络能提高视差图生成的图像质量。     

深度学习的双人交互行为识别与预测算法研究

基于卷积神经网络的双人交互行为识别算法存在提取的深度特征无法有效表征交互行为序列特性的问题,本文将长短期记忆网络与卷积神经网络模型相结合,提出了一种基于深度学习的双人交互行为识别与预测一体化方法。该方法在训练过程中,完成对卷积神经网络和长短期记忆网络模型的参数训练。在识别与预测过程中,将不同时间比例长度的未知动作类别的视频图像分别送入已经训练好的卷积神经网络模型提取深度特征,再将卷积神经网络提取的深度特征送入长短期记忆网络模型完成对双人交互行为的识别与预测。在国际公开的UT-interaction双人交互行为数据库进行测试的结果表明,该方法在保证计算量适当的同时对交互行为的正确识别率达到了92.31%,并且也可完成对未知动作的初步预测。     

基于无监督学习卷积神经网络的振动信号模态参数识别

针对现有的时域模态参数识别方法大多存在难定阶和抗噪性差的问题,提出一种无监督学习的卷积神经网络（CNN）的振动信号模态识别方法。该算法在卷积神经网络的基础上进行改进。首先,将应用于二维图像处理的卷积神经网络改成处理一维信号的卷积神经网络,其中输入层改成待提取模态参数的振动信号集合,中间层改成若干一维卷积层、抽样层,输出层得到的为信号对应的N阶模态参数集合;然后,在误差评估中,对网络计算结果（N阶模态参数集）进行振动信号重构;最后,将重构信号和输入信号之间差的平方和作为网络学习误差,使得网络变成无监督学习网络,避免模态参数提取算法的定阶难题。实验结果表明,当所构建的卷积神经网络应用于模态参数提取时,与随机子空间识别（SSI）算法及其局部线性嵌入（LLE）算法对比,在噪声干扰下,构建的卷积神经网络识别精度要高于SSI算法与LLE算法,具有抗噪声强、避免了定阶难题的优点。     

自适应增强卷积神经网络图像识别

目的 为了进一步提高卷积神经网络的收敛性能和识别精度,增强泛化能力,提出一种自适应增强卷积神经网络图像识别算法。方法 构建自适应增强模型,分析卷积神经网络分类识别过程中误差产生的原因和误差反馈模式,针对分类误差进行有目的地训练,实现分类特征基于迭代次数和识别结果的自适应增强以及卷积神经网络权值的优化调整。自适应增强卷积神经网络与多种算法在收敛速度和识别精度等性能上进行对比,并在多种数据集上检测自适应卷积神经网络的泛化能力。结果 通过对比实验可知,自适应增强卷积神经网络算法可以在很大程度上优化收敛效果,提高收敛速度和识别精度,收敛时在手写数字数据集上的误识率可降低20.93%,在手写字母和高光谱图像数据集上的误识率可降低11.82%和15.12%;与不同卷积神经网络优化算法对比,误识率比动态自适应池化算法和双重优化算法最多可降低58.29%和43.50%;基于不同梯度算法的优化,误识率最多可降低33.11%;与不同的图像识别算法对比,识别率也有较大程度提高。结论 实验结果表明,自适应增强卷积神经网络算法可以实现分类特征的自适应增强,对收敛性能和识别精度有较大的提高,对多种数据集有较强的泛化能力。这种自适应增强模型可以进一步推广到其他与卷积神经网络相关的深度学习算法中。     

基于联邦卷积神经网络的鱼类检测系统

由于鱼类数据的多样性以及应用的广泛性,为了进一步提高鱼类检测的效率,以及在处理鱼类图片时提取到更高维的特征来提高鱼类检测的准确率,将卷积神经网络与联邦学习相结合,将鱼类图片数据按照非独立同分布的形式分发给用户。用户在本地训练模型,并将训练好的模型参数上传到云端,云端将完成模型参数的聚合与更新,并将更新好的参数返回到用户的终端,各个用户开始下一轮训练。以此过程来训练网络,并模拟联邦学习的过程。最后,用联邦卷积神经网络、联邦学习以及卷积神经网络分别对野生鱼类数据集上鱼类图片进行图像检测与识别,并将结果做对比。结果表明,联邦卷积神经网络模型最终的分类准确率为33.3%,传统的联邦学习的准确率为26.67%,Resnet50的准确率为87.97%,可以看出联邦卷积神经网络的分类准确率远高于传统的联邦学习。并且联邦卷积神经网络模型在训练轮数较少的情况下就可以得到较好的实验结果。联邦学习作为分布式计算的重要组成部分,它提供的快速模糊化处理以及数据独立的特性,为鱼类分类的效率和数据保护提供了有力保障。卷积神经网络也提高了联邦学习的学习效率。这使得提出的联邦卷积神经网络分类系统相比于传统的联邦学习在分...     

深度EM胶囊网络全重叠手写数字识别与分离EI北大核心CSCD

基于胶囊网络的向量神经元思想和期望最大算法(Expectation-maximization,EM),设计了一种以EM为向量聚类算法的深度胶囊网络(Deep capsule network,DCN),实现了重叠手写数字的识别与分离.该网络由两部分组成,第1部分是“识别网络”,将EM算法改为EM向量聚类算法,以替换原胶囊网络CapsNet中的迭代路由部分,这一改动优化了网络的运算过程,实现了重叠数字识别.第2部分是“重构网络”,由结构完全相同的两个并行网络组成,对双向量进行并行重构,实现了重叠数字的分离.实验结果显示,对于100%全重叠手写数字图片本网络识别率达到了96%,对比CapsNet在80%的重叠率下95%的识别率,本文网络在难度提升的情况下,识别率有明显提高,能够将完全重叠的两张手写数字进行图片进行准确地分离.     

基于多尺度分块卷积神经网络的图像目标识别算法

针对图像在平移、旋转或局部形变等复杂情况下的识别问题,提出一种基于非监督预训练和多尺度分块的卷积神经网络(CNN)目标识别算法。算法首先利用不含标签的图像训练一个稀疏自动编码器,得到符合数据集特性、有较好初始值的滤波器集合。为了增强鲁棒性,同时减小下采样对特征提取的影响,提出一种多通路结构的卷积神经网络,对输入图像进行多尺度分块形成多个通路,每个通路与相应尺寸的滤波器卷积,不同通路的特征经过局部对比度标准化和下采样后在全连接层进行融合,从而形成最终用于图像分类的特征,将特征输入分类器完成图像目标识别。仿真实验中,所提算法对STL-10数据集和遥感飞机图像的识别率较传统的CNN均有提高,并对图像各种形变具有较好的鲁棒性。     

基于卷积神经网络的交通路标识别

科技的发展,使得适合无人驾驶的交通路标识别变得越来越实际。而利用卷积神经网络进行的交通路标识别是目前最为流行的方法,本文基于该方法进行实验。在现实收集路标图像数据后,利用直方图均衡化等方法实现图片预处理,构成训练集和测试集。然后构建LeNet5结构的卷积神经网络对路标图片训练集进行训练,再利用测试集来检验模型的精准度。在第一次实验中,模型的识别准确率虽然已经高于其他传统识别方法,但是只有87.5%,经过对神经网络的批尺度和卷积核以及训练次数等方面调整后,识别率达到93.2%。     

基于改进Sigmoid卷积神经网络的手写体数字识别

深度学习技术在数字识别领域有着普遍的应用。通过深度学习技术构造神经网络模型,运用不同的激活函数搭配不同的参数初始化策略,对MINIST手写数据集进行训练;构建分析模型,识别图像中的数字,将大数据量的图片降维成小数据量图片,同时保证能够有效保留图片特征;通过对图片数据的分析,加入特征转换过程,利用梯度下降优化器,搭建网络结构,将数据降维,有效地避免过拟合;利用交叉熵验证对模型进行编译和训练,对输出的分类结果进行进一步分析,在Sigmoid激活函数的输出层,通过K最近邻分类算法,设置KNN分类器,进一步提高了分类预测的准确率。MNIST数据集上的实验结果显示识别率为96.2%,在输出层引入K最近邻算法KNN(K-Nearst Neighbors)结合传统卷积神经网络(Convolutional Neural Network, CNN)的全连接层与softmax层,经交叉验证得到99.6%的识别率。