基于递归神经网络的视频多目标检测技术

针对现有基于大数据和深度学习的目标检测框架难以实现在低功耗移动和嵌入式设备上实时进行视频目标检测的问题,改进了基于深度学习的目标检测框架SSD,提出一种改进的多目标检测框架LSTM-SSD,将其专用于交通场景视频多目标检测。将单图像检测框架与递归神经网络-LSTM网络相结合,形成交织循环卷积结构,通过采用一种Bottleneck-LSTM层提炼传播帧间的特征映射实现了网络帧级信息的时序关联,极大降低了网络计算成本;将时间感知信息与改进的动态卡尔曼滤波算法结合起来,实现了对视频中受光照变化、大面积遮挡等强干扰影响目标的追踪识别。实验表明,改进后的LSTM-SSD在应对多目标、杂乱背景、光照变化、模糊、大面积遮挡等检测难度较大的情况时,均能获得较好的效果,相比于其他基于深度学习的目标检测框架,各类目标识别的平均准确率提高了5%~16%,平均准确率均值提高了约4%~10%,多目标检测率提高了4%~19%,检测帧率达到43 fps,基本满足实时性的要求。其实现了算法精度与运行速率的平衡,取得了较好的检测识别效果。     

基于多分辨率自蒸馏网络的小样本图像分类

因图像数据具有大量的空间冗余信息,传统的多分辨率网络在处理图像数据时会产生较高的计算成本。而自蒸馏学习方法能够在精度与计算成本之间实现动态平衡,使模型在不增加网络深度和宽度的基础上,有效地提高模型精度。提出一种多分辨率自蒸馏网络（MRSDN）,用于解决小样本学习中输入样本的空间冗余问题。从原始网络中分出一个浅层子网络以识别图像的低分辨率表示,并且保持该原始网络识别高分辨率图像特征的能力。同时,在多分辨率网络中引入改进的全局注意力机制,以减少信息损失且放大全局交互表示。利用自蒸馏学习方法将网络中更深层的知识压缩到浅层子网络中,以提升浅层子网络的泛化能力。在此基础上,将低分辨率网络中的粗粒度特征融合到高分辨率网络中,从而提高模型提取图像特征的能力。实验结果表明,在Mini-ImageNet数据集上MRSDN网络对5-way 1-shot与5-way 5-shot任务的准确率分别为56.34%和74.35%,在Tiered-ImageNet数据集上对5-way 1-shot与5-way 5-shot任务的准确率分别为59.56%和78.96%,能有效缓解高分辨率图像输入时的空间冗余问题,提高小样本图像分类的准确率。     

基于改进YOLOv5m的弱小目标识别方法

针对空对地观测弱小目标识别与跟踪技术需求,提出了一种改进型YOLOv5m网络的多目标识别检测方法,以提升对所占像素个数小于10*10弱小目标的识别能力;分析了网络结构输入端Mosaic数据增强、Anchor计算、Focus模块及SPP模块对弱小目标的影响;在深度学习网络Prediction层引入距离交并比非极大值抑制（DIoU-NMS）代替传统非极大值抑制（NMS）,引入距离交并比损失函数（DIoU_Loss）代替广义化交并比损失函数（GIoU_Loss),加快边界框回归速率,提高定位精度,消除重叠检测,并在网络中引入4*4以上像素的目标识别层,提升对遮挡重叠弱小目标识别的准确率;实验结果表明,改进的深度学习网络算法与经典的YOLOv5m网络相比,目标识别的均值平均精度mAP指标达到89.7%,对比原网络提高了4.1%,实现了对图像像素个数小于10*10的弱小目标高精度识别,有效提升了深度学习网络对弱小目标的适应性和应用价值。     

基于深度学习方法的复杂场景下车辆目标检测

近年来,深度学习算法逐渐尝试应用于目标检测领域。本文针对实际交通场景下的车辆目标,应用深度学习目标分类算法中具有代表性的Faster R-CNN框架,结合ImageNet中的车辆数据集,把场景中的目标检测问题转化为目标的二分类问题,进行车辆目标的检测识别。相比传统机器学习目标检测算法,基于深度学习的目标检测算法在检测准确度和执行效率上优势明显。通过本实验结果分析表明,该方法在识别精度以及速度上均取得了显著的提高。     

基于YOLOv7+U2-Net的指针式仪表检测与识别

针对复杂环境下指针式仪表检测与识别过程中存在定位仪表困难和推理精度低等问题,本文提出一种基于YOLOv7+U2-Net的多量程仪表识别方法.为了提高U2-Net模型的输入图像质量,选择推理精度和速度快的YOLOv7检测器,将检测、裁剪好的图像作为模型的输入图像数据集,同时对输入图像进行了旋转矫正,使模型适用于多角度仪表识别.针对仪表读数推理精度差和速度慢等问题,将U2-Net解码阶段的RSU4-RSU7的普通卷积更换成了深度可分离卷积,在此基础上引入了Attention机制,加快整体推理速度和精度.此外,为了提高该方法的普遍适用性,提出了多阈值范围内的识别准确率判别方法来适配多种应用场景.通过对比实验表明,在收集到的数据集上进行评估,相较于模板匹配、SegNet、PSPNet、Deeplabv3+及U-Net方法,本文方法识别准确率达到96.5%,在多个阈值区间内都具有良好性能表现.     

基于SSD和MobileNet网络的目标检测方法的研究

为了提高计算机视觉中目标检测的一种基本模型SSD在多任务场景中的准确率和效率,基于深度学习的相关理论研究,结合一种轻量级的深层神经网络MobileNet的基本思想,构建了一种结合特征金字塔的多尺度卷积神经网络结构。利用Tensorflow平台完成了以下一些工作:第一,对低层卷积层的特征图进行区域放大,保留更多的目标特征信息,再对高特征层进行特征提取;第二,在对重叠目标候选区域进行过滤的时候,基于非极大值抑制的方法和思想设置阈值消除冗余的目标候选区域,使得产生的负样本的数目减少,使模型效果逐步趋于稳定;第三,针对目标检测中的预测区域与真实区域在匹配过程中所产生的正负样本进行处理,用于保证模型的稳定性等。基于以上方法研究,使得模型对多目标识别的速度有所加快,鲁棒性更好,准确率更高,同时也适当降低了对硬件配置资源的需求。     

基于YOLO和深度残差混合网络的狗脸检测算法

YOLO算法对小目标检测的精度不佳,且狗脸存在部分遮挡及肤色与背景颜色较为相似等问题,识别难度较大.为此在YOLOv3框架基础上,利用深度残差网络在特征提取方面的优势改进YOLOv3的网络,提出基于YOLO和深度残差混合网络的狗脸识别方法(YOLO-resnet).实验结果表明,YOLO-resnet在ImageNet数据集上的检测准确率高达99.2％,明显高于其他深度学习目标检测算法,特别在小目标和目标面部部分被遮挡情形下的检测方面有明显提升.     

从含噪采样重建稀疏表达的高分辨率深度图

为了从含有噪声和空洞的低分辨率深度图重建出高质量、高分辨率深度图,基于以下假设:高分辨率深度图可由一组过完备基来稀疏表达,低分辨率深度图是从高分辨率深度图中采样而得,提出一种基于稀疏表示的高分辨率深度图重建算法.首先通过结合低分辨率深度图和高分辨率彩图信息找出场景中深度变化平缓的各个区域;然后仅以各个区域低分辨率深度图为约束,在贝叶斯框架下求解得到最优的高维稀疏系数向量;最后将重建的各个区域进行合并,得到完整的高分辨率深度图.在Middlebury测试集上进行了实验,量化指标的综合对比结果表明,文中算法更接近真实值;在真实场景深度图的重建结果的对比中,该算法的优点体现得更为明显.     

改进Mask R-CNN在航拍灾害检测的应用研究

目标检测在众多领域具有极高的理论意义与应用价值，更稳定、更精确的目标检测方法是目前灾害检测领域研究的热点与难点。将基于深度学习的目标检测方法应用于灾害检测中，提出基于改进Mask R-CNN的航拍灾害检测方法。针对检测中出现的准确率较低，采用改进特征金字塔的结构，充分利用特征映射图的信息，提高各尺寸灾害目标的检测精度；并引入在线困难样本挖掘机制，解决正负样本不均衡的问题，减少误检率和漏检率。同时采用多部件结合的方法剔除误检目标。为验证该方法的有效性，在Tensorflow深度学习框架上，选取不同高度的森林火灾、滑坡、泥石流、地震航拍图像进行验证实验。结果表明，该方法能实现对不同类型的灾害进行快速而又准确的检测，同时对基于其他应用背景的目标识别研究也具有一定的参考意义。     

引入通道注意力和残差学习的目标检测器

现有目标检测器特征金字塔无法充分利用不同尺度特征图的特征信息,不适用于低分辨率图像的目标和小目标的检测.针对此问题,文中提出引入通道注意力机制和残差学习块的目标检测器.首先引入通道全局注意力机制,通过网络学习特征图中不同通道特征的权重,增强有效的全局特征信息.然后采用轻量级的残差块,突出特征的微小变化,提高低分辨率图像中小目标的检测性能.最后在用于预测的浅层特征图中融合深层特征,提高小目标的检测精度.在标准测试数据集上的实验表明,文中目标检测器适用于低分辨率图像,对小目标的检测效果较优.     

遥感舰船目标检测识别方法

针对基于经典图像处理方法的目标检测识别方法虚警率高、分类效果差等问题,提出了一种基于深度学习的光学遥感舰船目标检测识别方法。该方法采用形态学运算+深度学习的方法,基于视觉增强技术快速筛选疑似目标,大幅降低需处理的数据量;采用深度学习网络,大幅降低目标检测虚警率。在2片Xilinx FPGA上完成了设计验证,利用FPGA全并行流水处理的特点,大幅提升处理效率和实时性,相对采用i7-CPU和GPU-GTX1050实现该算法,能效比分别提升260倍和28倍。经16景高分2号卫星遥感图像验证,目标检测识别率高于98%,虚警率低于5%。与现有的目标检测识别方法比,该方法在工程化能力、鲁棒性、实时性、准确率、能效比等方面达到较好平衡,性能优越,优于当前业内方法。     

基于改进DeepSORT算法的摩托车头盔佩戴检测

为了解决在实际道路场景中对摩托车驾乘者头盔佩戴情况的检测与跟踪问题,提出一种优化的DeepSORT多目标跟踪摩托车头盔检测算法。使用改进的YOLOv3算法作为目标检测器,该方法采用MobileNetv3-Large作为YOLOv3特征提取网络,以轻量化网络结构,借鉴CEM模块的思想,引入SoftPool池化层和SE模块,构建了深浅语义融合增强模块,加强网络对输入特征深浅语义的编码能力。为了实现摩托车头盔佩戴分类和DeepSORT算法中外观特征识别模型的优化,构建多任务学习框架,通过对比损失函数和改进的交叉损失函数对多任务网络进行迭代训练来提升相似度学习能力和实现最终头盔佩戴情况分类。实验结果表明：在目标检测方面,改进网络的摩托车检测精度相较原始算法提升了4.56个百分点,模型大小仅为YOLOv3的13.7%。结合DeepSORT算法,多目标跟踪准确率相较于YOLOv3-DeepSORT算法从51.6%提升到了67.5%,多目标跟踪精度从57.3%提升到75.6%,检测追踪速度由6 FPS提升到了20 FPS,最终的NPH模型检测分类精度为72.42%。实现了对实际道路中摩托车驾乘人员头...     

基于改进的Faster RCNN面部表情检测算法

针对真实环境下多目标表情分类识别算法准确率低的问题,提出一种基于改进的快速区域卷积神经网络(Faster RCNN)面部表情检测算法.该算法利用二阶检测网络实现表情识别中的多目标识别与定位,使用密集连接模块替代原始的特征提取模块,该模块能够融合多层次特征信息,增加网络深度并避免网络梯度消失.采用柔性非极大抑制(soft...     

基于边缘学习的低分辨率图像识别算法

由于受光照条件、拍摄角度、传输设备以及周围环境的影响,刑侦视频图像中的目标物体往往分辨率较低,难以识别。针对低分辨率图像识别问题,在经典LeNet-5识别网络的基础上,提出了一种基于边缘学习的低分辨率图像识别算法。首先由边缘生成对抗网络生成低分辨率图像的幻想边缘,该边缘与高分辨率图像边缘相近;再将该低分辨图像的生成边缘信息作为先验信息融合到识别网络中对低分辨率图像进行识别。在MNIST、EMNIST和Fashion-mnist三个数据集上分别进行实验,结果表明,将低分辨图像的幻想边缘信息融合到识别网络中可以提高低分辨率图像的识别率。     

基于改进区域分割遥感图像的航天器目标自动识别方法

：传统的航天器目标自动识别方法识别精准度差,为了解决这一问题,基于改进区域分割遥感图像研究了一种新的航天器目标自动识别方法,通过人工排查的方式来追踪航天器所提供的位置信息,并建立三角形立体体系,提取出航天器所追踪的目标和航天器之间的位置关系,实现航天器目标检测,分别针对复杂场景和运动场景对目标进行识别,引用击穿识别方法,基于遗传算法以及变换算法,实现了在复杂的自然遥感图像中能够识别多种目标,但是对于残缺和不完整的目标识别性差,因此又在方法中引入了自动学习智能识别算法,解决了在遥感图像中残缺不完整的目标识别效果差的问题。设定对比实验,结果表明,相较于传统方法,基于改进区域分割遥感图像的航天器目标自动识别方法识别准确率提高了15.23%。     

基于深度学习的多目标运动轨迹预测算法

针对多目标运动轨迹预测过程中由于检测精度和实时性不足造成部分目标位置信息丢失和预测准确度不高问题,提出基于改进卡尔曼滤波的多目标轨迹运动轨迹预测(MMTP)算法。MMTP算法在目标检测阶段使用YOLOv4检测器提升目标检测的准确率和速度;在目标匹配阶段采用KM匹配算法将当前检测框的检测目标与上一时刻预测的预测框的目标进行数据关联,从而增强目标关联的准确性,避免目标遮挡、目标交错和漂移造成的目标丢失;在目标坐标预测阶段,提出改进卡尔曼滤波算法为每个运动目标预测下一帧位置坐标并画出预测框,提高非线性场景中目标坐标的预测精度,降低预测坐标的误差。使用MOT16与实际交通系统拍摄的视频序列数据集验证算法整体性能,仿真结果表明,MMTP在目标检测阶段具有较好的检测精度和速度,有效提升了算法整体的运行速度;在目标匹配阶段,MMTP算法能增强目标关联的准确性,减少目标丢失,比RMOT、POI、SORT、Deep-SORT和YVTP算法更优。     

复杂场景下的运动目标识别算法

目标识别是计算机视觉的基本目的,同时也是人工智能领域的重要组成部分之一.随着信息化时代的来临,视频采集工具的普及,海量的视频数据给人工识别带来了巨大挑战.现阶段,在智能交通领域、生产质检领域等简单场景中,视频识别技术已经得到广泛的应用.如何从复杂场景中实现目标的识别和检测则成为了更加重要和困难的问题.针对该问题,本文提出了一种复杂场景下的运动目标识别算法.首先,提出一种改进的光流算法,通过时间序列以及空间像素变化对运动目标区域进行快速标记;其次,对目标区域进行滑动窗口检测,匹配人体各部位模型,并将反馈信息利用树形结构进行人体建模,实现在复杂场景下识别运动目标.通过实验进行评估,该方法能够在保证较高准确率的情况下,相比基于深度学习的检测算法检测速度更快,可以满足实时监测的要求.     

一种多目标环境下的SAR图像自适应CFAR检测方法

多数CFAR检测器在多目标检测环境下需要关于干扰目标的先验信息,当检测环境发生变化时,这些检测器很难维持稳定的检测性能。针对多目标环境下的SAR图像目标检测,提出一种新的自适应CFAR（恒虚警）检测器。该检测器利用局部的杂波功率水平估计以及目标和杂波的方差特征筛选出参考窗中的均匀杂波像素,同时剔除掉干扰目标像素;在筛选过程中,每一步使用的判决门限根据上一步的判决结果自动更新;最后对筛选出的样本点作单元平均处理形成检验统计量;完全不需要干扰目标的任何先验信息。利用实测数据仿真研究了该检测器的检测性能与运行效率,实验结果表明,相对单元平均CFAR检测器及有序统计量CFAR检测器,该检测器提高了检测性能,保留了目标精细的结构特征,而运行效率与有序统计量CFAR检测器相当,很具实用性。     

融合时序相关性的课堂异常行为识别

针对人体行为最重要的motion特征,提出了基于时间上下文的二级递推异常行为识别方法.不同于传统深度学习的训练方法,本文方法不是直接从图像数据中学习特征,而是把提取的形状信息HOG特征作为训练输入.首先提取基于HOG算法的图像形状特征,采用提取到的特征训练DBN网络.其次利用已经训练好的DBN网络和Softmax分类器识别出人体粗目标区,然后根据粗目标区域的时序上下文信息,计算质心加速度.最后判断加速度的阈值,识别出异常行为的精目标区.本文将粗细目标结合的二级递推方法应用到课堂行为识别中,通过实验结果表明,该方法在运动模糊和目标密集遮挡的场景下都能较好地识别出课堂行为,识别率相比其他方法有较大提升.课堂异常行为数据分析,可在课堂动态管理和学习效果评估等方面发挥辅助作用.