结合双模板融合与孪生网络的鲁棒视觉目标跟踪

目的 视觉目标跟踪算法主要包括基于相关滤波和基于孪生网络两大类。前者虽然精度较高但运行速度较慢,无法满足实时要求。后者在速度和精度方面取得了出色的跟踪性能,然而,绝大多数基于孪生网络的目标跟踪算法仍然使用单一固定的模板,导致算法难以有效处理目标遮挡、外观变化和相似干扰物等情形。针对当前孪生网络跟踪算法的不足,提出了一种高效、鲁棒的双模板融合目标跟踪方法(siamese tracker with double template fusion,Siam-DTF)。方法 使用第1帧的标注框作为初始模板,然后通过外观模板分支借助外观模板搜索模块在跟踪过程中为目标获取合适、高质量的外观模板,最后通过双模板融合模块,进行响应图融合和特征融合。融合模块结合了初始模板和外观模板各自的优点,提升了算法的鲁棒性。结果 实验在3个主流的目标跟踪公开数据集上与最新的9种方法进行比较,在OTB2015(object tracking benchmark 2015)数据集中,本文方法的AUC(area under curve)得分和精准度分别为0.701和0.918,相比于性能第2的SiamRPN++(siamese region proposal network++)算法分别提高了0.6%和1.3%;在VOT2016(visual object tracking 2016)数据集中,本文方法取得了最高的期望平均重叠(expected average overlap,EAO)和最少的失败次数,分别为0.477和0.172,而且EAO得分比基准算法SiamRPN++提高了1.6%,比性能第2的SiamMask_E算法提高了1.1%;在VOT2018数据集中,本文方法的期望平均重叠和精确度分别为0.403和0.608,在所有算法中分别排在第2位和第1位。本文方法的平均运行速度达到47帧/s,显著超出跟踪问题实时性标准要求。结论 本文提出的双模板融合目标跟踪方法有效克服了当前基于孪生网络的目标跟踪算法的不足,在保证算法速度的同时有效提高了跟踪的精确度和鲁棒性,适用于工程部署与应用。     

结合特征金字塔和区域候选网络的视觉目标跟踪

基于区域候选网络(RPN)与孪生网络的框架可以快速的回归位置、形状信息,展现出了良好的跟踪速度和准确性.然而,采用的单阶段SiamRPN跟踪器不能有效地处理相似性干扰和大尺度变化等复杂情况.针对上述问题,本文提出了一个基于特征金字塔(FPN)的级联RPN网络(简记为CF-RPN)的多阶段的跟踪框架.该框架的基础网络由一对孪生的FPN构成,其深高层到浅低层特征分别输送到级联的RPN模块中.相对于传统RPN网络,级联RPN网络具有多个锚点框,其锚点受前一级RPN的影响.与现有的算法相比,其一,多尺度特征的提取使得目标的高层语义信息以及底层空间信息都能充分利用;其二,级联RPN网络能够对难负样本(hard negative samples)进行采样,保证训练样本更加均衡;其三,级联的RPN可实现锚点框逐级更新,从而细化每一个RPN中目标的位置和形状,提高定位的准确性,使得跟踪更加精确.通过测试,本文提出的CF-RPN算法在OTB50,OTB100上能达到62.36%和66.18%的准确率,相对于SiamMask算法,其精度分别提高了2.14%和1.9%;在VOT2016,VOT2018,VO...     

旋转区域提议网络的孪生神经网络跟踪算法

孪生区域提议网络跟踪算法是一种高效的目标跟踪算法,通过锚框规避了图像金字塔对跟踪性能带来的影响,但这种跟踪方法受制于区域提议网络本身的局限性,在目标旋转时,跟踪精度将受到较大损失。而其他对旋转鲁棒性较高的方法则因为使用了复杂的旋转结构,导致算法的跟踪速度大幅下降。为了解决旋转目标对区域提议网络跟踪精度的影响,提出了旋转区域提议网络的孪生神经网络跟踪算法,通过AO-RPN（arbitrary-oriented region proposal network）结构将旋转与区域提议网络相统一,引入角度预测分支,在目标跟踪的过程中,直接对旋转的目标进行搜索,并得到最小外接矩形。该方法在保持较高跟踪速度的同时,精度超过了对目标进行旋转采样或使用局部特征进行跟踪的算法。通过在数据集OTB2015、VOT2016和VOT2018上进行的大量实验。结果表明,该算法在遮挡、形变、光照等多种复杂情况下表现出了较强的鲁棒性和适应性。     

改进Faster R-CNN模型的CT图磨玻璃密度影目标检测

目的 针对Faster R-CNN （faster region convolutional neural network）模型在肺部计算机断层扫描（computed tomography，CT）图磨玻璃密度影目标检测中小尺寸目标无法有效检测与模型检测速度慢等问题，对Faster R-CNN模型特征提取网络与区域候选网络（region proposal network，RPN）提出了改进方法。方法 使用特征金字塔网络替换Faster R-CNN的特征提取网络，生成特征金字塔；使用基于位置映射的RPN产生锚框，并计算每个锚框的中心到真实物体中心的远近程度（用参数“中心度”表示），对RPN判定为前景的锚框进一步修正位置作为候选区域（region proposal），并将RPN预测的前景/背景分类置信度与中心度结合作为候选区域的排序依据，候选区域经过非极大抑制筛选出感兴趣区域（region of interest，RoI）。将RoI对应的特征区域送入分类回归网络得到检测结果。结果 实验结果表明，在新冠肺炎患者肺部CT图数据集上，本文改进的模型相比于Faster R-CNN模型，召回率（recall）增加了7%，平均精度均值（mean average precision，mAP）增加了3.9%，传输率（frames per second，FPS）由5帧/s提升至9帧/s。特征金字塔网络的引入明显提升了模型的召回率与mAP指标，基于位置映射的RPN显著提升了模型的检测速度。与其他最新改进的目标检测模型相比，本文改进的模型保持了双阶段目标检测模型的高精度，并拉近了与单阶段目标检测模型在检测速度指标上的距离。结论 本文改进的模型能够有效检测到患者肺部CT图的磨玻璃密度影目标区域，对小尺寸目标同样适用，可以快速有效地为医生提供辅助诊断。     

多层特征融合和并行自注意力的孪生网络目标跟踪算法

目标跟踪是计算机视觉方向上的一项重要课题,其中尺度变化、形变和旋转是目前跟踪领域较难解决的问题。针对以上跟踪中所面临的具有挑战性的问题,基于已有的孪生网络算法提出多层特征融合和并行自注意力的孪生网络目标跟踪算法(MPSiamRPN)。首先,用修改后的ResNet50对模板图片和搜索图片进行特征提取,为处理网络过深而导致目标部分特征丢失,提出多层特征融合模块(multi-layer feature fusion module, MLFF)将ResNet后三层特征进行融合;其次,引入并行自注意力模块(parallel self-attention module, PSA),该模块由通道自注意力和空间自注意力组成,通道自注意力可以选择性地强调对跟踪有益的通道特征,空间自注意力能学习目标丰富的空间信息;最后,采用区域提议网络(regional proposal network, RPN)来完成分类和回归操作,从而确定目标的位置和形状。实验显示,提出的MPSiamRPN在OTB100、VOT2018两个测试数据集上取得了具有可竞争性的结果。     

基于孪生区域候选网络的目标跟踪模型

为了解决被跟踪目标因尺度、形状变化导致的跟踪效果变差的问题,本文提出一种基于孪生区域候选网络的目标跟踪模型,对孪生区域候选网络(SiamRPN)优化,升级特征提取基准网络,采取多层特征融合模式,引入注意力机制模块增强位置特性和通道特性,并应用检测领域提出的GA-RPN替换原有的RPN(区域候选网络).OTB2015和VOT2018数据集的实验结果显示,本文模型对OTB2015数据集成功率为0.678,准确率为0.882,与SiamRPN相比分别提高了3.7%,6.2%;对VOT2018数据集检测帧率为31FPS,平均重叠期望为0.402,与SiamRPN相比提高了4.9%,测试结果表明本文模型具备较高的跟踪精度和较强的抗干扰性,满足实时性需求.     

一种用于单目标跟踪的锚框掩码孪生RPN模型

针对孪生区域候选网络(RPN)易受干扰且目标丢失后无法跟踪的问题,引入锚框掩码网络机制,设计一种新型孪生RPN模型。设置多尺度模板图片,并将其与目标图片进行卷积操作,实现全图检测以避免目标丢失。通过对前三帧图片的IOU热度图进行学习,预测连续帧目标锚框掩码,简化计算并排除其他目标干扰。在VOT2016和OTB100数据集中的实验结果显示,该模型对VOT2016数据集检测帧率达到24.6 frame/s,预期平均覆盖率为0.344 5,对OTB100数据集的检测准确率和成功率分别为0.862和0.642。基于摄像头采集数据的目标丢失及干扰测试表明,该模型具有良好的抗干扰性与实时性。     

融合位置信息注意力的孪生弱目标跟踪算法

经典孪生网络弱特征目标跟踪存在鲁棒性差的问题。为此，设计了一种融合目标二维位置信息注意力机制的孪生网络算法。该算法以区域候选孪生网络（siamese region proposal network,SiamRPN）为基础，包括特征提取网络部分和相似度计量部分。在特征提取网络部分，引入了位置信息注意力模块来提取目标特征二维位置信息以提升网络对弱目标的特征提取能力。采用了轻量深度特征提取网络MobileNetV2来减少特征提取网络部分模型参数和计算量；在相似度计量部分，基于多层特征融合的相似度计量方法深入挖掘特征提取网络浅层特征的定位信息和深层特征的语义信息，加强了算法的跟踪准确性和定位精度。实验结果表明，所提出的算法在UAV123数据集上成功率相较于SiamRPN基础算法提升了12.6%，跟踪精度提升了8.4%，且跟踪速度每秒74帧，在提升成功率的同时满足了实时性的要求。     

基于自适应模板更新的改进孪生卷积网络目标跟踪算法

现有的孪生网络目标跟踪算法采用边界框模板进行跟踪,在目标形变、遮挡等干扰下很容易导致跟踪漂移。在轮廓检测网络和孪生卷积网络(Siamese)跟踪网络的基础上,提出一种基于深度轮廓模板更新的改进孪生卷积网络目标跟踪算法。利用轮廓检测网络获取目标边缘轮廓,降低背景杂波干扰;利用改进的Siamese网络获得轮廓模板和搜索区域的深度特征;通过相似性匹配获得最优跟踪目标。仿真实验结果表明,所提出的改进模型能够提高目标形变、遮挡等干扰下目标跟踪性能,具有较高的工程应用价值。     

特征融合与训练加速的高效目标跟踪

基于孪生网络的目标跟踪,存在特征信息欠丰富,跟踪效率有待提高,大型数据集上训练时间长等问题。针对上述问题,提出特征融合与训练加速的高效目标跟踪。增加主干网络参考特征层级,减小下采样,融合多层级参考特征图,提取目标更深度、丰富的语义信息。深度互相关操作得到候选窗口响应（Response of Candidate Windows,RoWs）,在其中构建区域建议网络（Region Proposal Network,RPN）,通过权衡正负锚点的数量比,使孪生网络性能更加高效、稳定。大型数据集训练孪生网络时,使用均匀滑动漂移采样,代替随机漂移采样算法,在抑制中心偏置现象的同时,显著加快了孪生网络的训练速度。跟踪基准VOT2018上的评估实验结果表明,与所有参考的主流目标跟踪算法相比,所提算法具有最佳的跟踪性能。     

网络弹性与恢复机制的研究综述

当网元故障或遭受攻击而失效时,网络性能下降,网络的拓扑结构也被破坏甚至崩溃.网络弹性描述在网元失效时网络功能和结构的恢复能力.针对不同网络类型和失效模式,研究者提出了多种网元恢复机制用于增强网络弹性,并建模分析如何减少网络失效的可能性,这对于现实系统的管理和维护具有重要的指导意义.本文首先简要介绍了网络失效和网络弹性的...     

软件定义网络的测量方法研究

测量技术是状态监测、性能管理、安全防御等网络研究的基础,在网络研究领域具有重要地位.相较于传统网络,软件定义网络在标准性、开放性、透明性等方面的优势给网络测量研究带来了新的机遇.测量数据平面和测量控制平面的分离,启发了通用和灵活的测量架构的设计与实现;标准化的编程接口,使得测量任务可以快速地开发和部署,中心化的网络控制可以基于反馈的测量结果实时地优化数据平面的硬件配置和转发策略,数据平面基于流表规则的处理机制支持对流量更加精细化地测量.但是,软件定义网络测量中额外部署的测量机制造成的资源开销与网络中有限的计算资源、存储资源、带宽资源产生了矛盾,中心化的控制平面也存在一定的性能瓶颈,这是软件定义网络测量研究中的主要问题和挑战.分别从测量架构、测量对象两方面对当前软件定义网络测量研究成果进行了归纳和分析,总结了软件定义网络测量的主要研究问题.最后,基于现有研究成果讨论了未来的研究趋势.     

“网络安全与维护”课程教学的探索与研究

随着网络技术的发展、家用电脑的普及以及上网用户的增多,网络安全与维护显得越来越重要。本文结合在笔者在教学工作中的体会,主要探讨了网络安全与维护的重要性、现有"网络安全与维护"课程体系,重点分析和研究了"网络安全与维护"课程的教学思路和方法。     

深度网络模型压缩综述

深度网络近年在计算机视觉任务上不断刷新传统模型的性能,已逐渐成为研究热点.深度模型尽管性能强大,然而由于参数数量庞大、存储和计算代价高,依然难以部署在受限的硬件平台上（如移动设备）.模型的参数一定程度上能表达其复杂性,相关研究表明并不是所有的参数都在模型中发挥作用,部分参数作用有限、表达冗余、甚至会降低模型的性能.本文首先对国内外学者在深度模型压缩上取得的成果进行了分类整理,依此归纳了基于网络剪枝、网络精馏和网络分解的方法;随后,总结了相关方法在多种公开深度模型上的压缩效果;最后,对未来研究可能的方向和挑战进行了展望.     

网络科学发展综述

概述了网络科学发展的历史、主要研究内容、基本概念和网络特性、理论基础、网络科学主要模型及相关的分析方法和工具。介绍了网络科学的主要研究课题和近年的进展。最后,指出了网络科学的发展趋势和应用前景。     

浅谈中小企业网络组建方案

通过对中小企业网络发展的数据统计,发现中小企业的网络需求日益旺盛,经过对中小企业网络现状的分析,组建一套适合自身的网络环境是十分必要的;通过网络组建的设计方案、基于安全的网络基本配置方案、网络管理方案三方面对中小企业组网进行探讨,利用例子及经验,尽量详尽的解释了组网遇到的关键性问题;最后总结得出一个大部分中小企业从网络的设计、实施、管理等阶段应遵循的一般性原则。     

企业网络安全结构设计

在电子政务和电子商务应用快速发展的今天,信息安全问题越来越突出。该文主要从技术因素的角度阐述了如何进行安全的网络结构设计。结合企业网络的实际情况,采用模块化的设计理念,把企业网络分成两个部分:企业园区网络和企业边界网络,分析其中关键技术。     

智能网及其结构模型

概述了智能网（ＩＮ）的发展及其体系结构，并对基于计算机的智能网参考模型进行了分析。     

浅谈计算机网络维护与管理

随着科学技术的不断发展,网络技术的不断提高,网络已经成为了人们生活中必不可少的一部分。人们的生活、学习、工作都已经离不开网络,它不仅仅使人们的生活变得更加丰富多彩,也让人们的生活和工作更有效率。在网络如此普及的今天,网络的能否正常高效的工作和人们能否高效丰富的生活有着巨大的联系。所以,计算机网络的维护和管理也越来越受到人们的关注。文章先介绍了计算机网络的定义,然后对于一些计算机网络的维护进行简要介绍,最后再列举几条对于计算机网络管理的方法。     

浅析计算机网络对抗技术

从网络侦察、网络进攻和网络防御3个方面分析了计算机网络对抗技术,给出了应对计算机网络对抗技术的建议。