基于上下文信息和多尺度融合重要性感知的特征金字塔网络算法

针对目标检测中分类和定位子任务分别需要大感受野和高分辨率,难以在这两个相互矛盾的需求间取得平衡的问题,提出一种用于目标检测的基于注意力机制的特征金字塔网络算法。该算法能整合多个不同感受野来获取更丰富的语义信息,以一种更关注不同特征图重要性的方式融合多尺度特征图,并在注意力机制引导下进一步精练复杂融合后的特征图。首先,通过多尺度的空洞卷积获取多尺度感受野,在保留分辨率的同时增强语义信息;其次,通过多级特征融合（MLF）方式将多个不同尺度的特征图通过上采样或池化操作变为相同分辨率后融合;最后,利用注意力引导的特征精练模块（AFRM）对融合后的特征图作精练处理,丰富语义信息并消除融合带来的混叠效应。将所提特征金字塔替换Faster R-CNN中的特征金字塔网络（FPN）后在MS COCO 2017数据集上进行实验,结果表明当骨干网络为深度50和101的残差网络（ResNet）时,平均精度（AP）分别达到了39.2%和41.0%,与使用原FPN的Faster R-CNN相比,分别提高了1.4和1.0个百分点。可见,所提特征金字塔网络算法能替代原FPN,更好地应用在目标检测场景中。     

基于环境上下文和语义特征融合的小目标检测算法

针对现阶段目标检测领域中小目标由于特征信息匮乏而难以检测的问题,提出了一种基于SSD(Single Shot multibox Detector)算法的改进小目标检测算法（CS-SSD）。首先,以特征金字塔中不同大小的感受野表达出的不同特征信息为基础,在SSD算法的主干框架上增加了环境上下文特征融合模块以及自顶向下的语义特征融合模块,为小目标提供环境上下文和语义特征信息;然后,在SSD算法的检测层上增加基于残差结构的检测头,从而充分利用融合后的特征以提高检测精度;最后,使用一种受人类学习方式启发的分阶段网络训练算法来缓解小目标与中大型目标在网络训练中损失不平衡问题。在VOC07+12数据集上进行实验,CS-SSD算法的平均检测精度（mAP）达到了82.00%,相较于SSD算法提升了2.08个百分点;同时小目标平均检测精度相较于SSD算法提升了7.87个百分点。实验结果表明,CS-SSD算法能充分融合网络中的环境上下文和语义特征信息以达到提高小目标检测精度的效果。     

自适应融合特征的人群计数网络

针对人群计数方法中存在的尺度变化和多层级特征融合不佳的问题,基于U-Net的编码器-解码器网络结构,提出一种自适应特征融合网络,来进行精准的人群计数。提出自适应特征融合模块,根据解码器分支的需要,高效地聚合编码器分支提取的高层语义信息和底层的边缘信息;提出自适应上下文信息提取器,从不同感受野下提取多尺度的上下文信息并自适应加权融合,提高网络对于人头尺度变化的鲁棒性。在ShanghaiTech、UCF-CC-50和UCG-QNRF上的实验表明,与目前主流的人群计数算法相比,该算法具有更强的准确性和鲁棒性。     

基于改进SSD算法的遥感图像目标检测

在遥感图像目标检测领域,多数目标检测算法针对小目标检测时效果不佳,为此,提出一种多尺度特征融合的遥感图像目标检测算法。利用SSD算法的基础网络进行特征提取,形成特征图金字塔。设计特征图融合模块,融合浅层特征图的位置信息和深层特征图的语义信息,从而保留丰富的上下文信息。设计冗余信息去除模块,通过卷积操作进一步提取特征图中的特征,并对特征信息进行筛选,以减少特征图融合时带来的混叠效应。在遥感图像数据集NWPU VHR-10上的实验结果表明,该算法的平均检测精度高达93.9%,其针对遥感图像小目标的检测性能优于Faster R-CNN和SSD等算法。     

多通道区域建议的多尺度X光安检图像检测

针对安检X光图像检测中的违禁品尺度差异问题,对Faster RCNN网络进行改进,提出一种基于多通道区域建议网络（muiti-channel region proposal network,MCRPN）。考虑到不同层卷积特征在视觉语义上的互补性,进行多层特征提取,融合VGG16高层较丰富的语义特征和低层较浅的边缘特征;修改多通道RPN中的锚框参数,将生成的多尺度候选目标区域分别映射到对应的特征图上,构建多尺度违禁品检测网络;在多通道上引入膨胀卷积,设计一种多分支膨胀卷积模块（dilated convolutions module,DCM）,增大感受野,增强不同尺度的特征。将改进的算法在自制数据集SIXray_OD上进行实验,检测的平均精度达到84.69%,测性能较原网络提高了6.28%。实验结果表明,改进算法的识别精度有一定提高。     

面向遥感影像目标检测的ACFEM-RetinaNet算法

针对RetinaNet在遥感目标检测任务中多尺度、密集小目标问题，提出了ACFEM-RetinaNet遥感目标检测算法。针对原主干特征提取不充分的问题，采用Swin Transformer作为主干网络，以提升算法的特征提取能力，提高检测精度。针对遥感图像多尺度问题，提出自适应上下文特征提取模块，使用SK注意力引导不同空洞率的可变形卷积自适应调整感受野、提取上下文特征，改善多尺度目标检测效果。针对遥感图像中密集小目标问题，引入FreeAnchor模块，从极大释然估计的角度设计优化锚框匹配策略，提高检测精度。实验结果表明，在公共遥感图像目标检测数据集RSOD上，ACFEM-RetinaNet算法取得了91.1%的检测精度，相较于原算法提高了4.6个百分点，能更好地应用于遥感图像目标检测。     

基于多分支并行空洞卷积的多尺度目标检测算法

针对现有的目标检测算法在提取特征时往往仅使用单一尺度大小的卷积核,忽略了不同尺度特征感受野的差异,从而影响网络对不同尺度目标的检测效果的问题,提出一种基于多分支并行空洞卷积的多尺度目标检测算法.首先,采用基础网络VGG-16对待检测图像进行特征提取;其次,在网络的低层引入多分支并行空洞卷积,对不同扩张率的空洞卷积进行融合,从而获取多尺度特征信息,提高网络对不同尺度特征的提取能力;然后,采用非局部化结构整合特征的全局空间信息,进而增强上下文信息;最后,在不同尺度大小的特征图上执行目标的检测与定位任务.在PASCAL VOC数据集和MS COCO数据集上的实验结果表明,所提算法能有效地提高网络对不同尺度目标的检测准确率,对小目标检测效果有明显改善.     

感受野特征增强的SSD目标检测算法

SSD （Single Shot multi-box Detector）算法是在不同层的特征图上,进行多尺度对象的检测,具有速度快和精度高的特点.但是,传统SSD算法的特征金字塔检测方法很难融合不同尺度的特征,并且由于底层的卷积神经网络层具有较弱的语义信息,也不利于小物体的识别,因此本论文提出了以SSD算法的网络结构为基础的一种新颖的目标检测算法RF_SSD,该算法将不同层及不同尺度的特征图以轻量级的方式相融合,下采样层生成新的特征图,通过引入感受野模块,提高网络的特征提取能力,增强特征的表征能力和鲁棒性.和传统SSD算法相比,本文算法在精度上有明显提升,同时充分保证了目标检测的实时性.实验结果表明,在PASCAL VOC测试集上测试,准确率为80.2%,检测速度为44.5 FPS.     

自适应感受野网络的行人重识别

行人重识别通常删除特征提取网络中的最后一个空间下采样操作,以增加最后输出特征图的分辨率,保留更多的细粒度特征.然而,这种操作会大幅减小神经网络的感受野,而更大的感受野可以为行人重识别提供更多的上下文信息.同时,在实际的视觉皮层中,相同区域的神经元的感受野是不同的,但当前行人重识别网络的设计大多忽视了这一点.为了解决上述问题,提出一种新颖的自适应感受野网络.网络的设计受启发于生物的视觉系统,通过在多分支网络上设置不同大小的感受野,结合注意力机制让网络自行选择合适的感受野特征,从而实现网络感受野的自适应,并且采用分组卷积使得自适应感受野模块更加轻量级.同时在各个分支利用空洞卷积增大感受野,补偿删除最后下采样操作所减少的网络感受野.在公开的大规模数据集上进行实验,实验结果表明,所提出的算法相比于基线方法有显著的提升,当使用ResNet-50作为特征提取网络时,在DukeMTMC-reID、Market-1501数据集上的Rank-1和mAP分别达到89.2%和76.0%、95.2%和87.2%.与现有方法相比,所提出算法在精度上有明显的提升.     

基于注意力机制的多尺度融合人群计数算法

针对人群计数图像人头尺度变化大、背景噪声高等问题,提出一种基于注意力机制的多尺度融合人群计数算法,以充分聚合多尺度信息,并有效区分背景噪声。构建基于残差连接的空洞空间金字塔池化,通过残差结构以及多个不同扩张率的空洞卷积在捕获多尺度头部目标特征的同时融入浅层特征图的空间细节信息,提高特征图质量;构建跨层多尺度特征融合模块,融合浅层和深层分支不同大小的边缘细节信息和上下文语义信息,并设计基于多分支的特征融合模块,融合不同感受野大小的多尺度信息以缓解大规模人头尺度变化的问题;构建基于矩阵相似运算的通道和空间注意力机制模块提取像素级特征权重,加强网络对于背景和人头目标的判别能力,自适应矫正位置信息。实验结果表明,相比11种对比算法的最优值,所提算法在SHA数据集上的平均绝对误差和均方根误差指标降低1.4%、4.2%,在UCF＿CC＿50数据集上降低4.9%、1.8%,能够精确地预测人群分布状态和估计人群数量,生成高质量的人群密度图。     

基于优化SSD的低空无人机检测方法

针对浅层特征缺乏语义信息和小目标特征不显著的问题,提出了一种基于多尺度特征融合和注意力的低空无人机（unmanned aerial vehicle,UAV）检测方法。首先提出一种多尺度特征融合模块,将不同尺度的特征图进行有效融合,使浅层特征图的细节纹理信息和深层特征图的语义信息得到充分的利用,改善浅层特征语义信息不足的问题。然后在网络特征图输出处引入一种不降维局部跨信道交互策略和核大小自适应选择的通道注意力机制,以极其轻量级的方式获取跨通道的交互信息。为使先验框和有效感受野匹配,优化默认框设置方法,更好地检测小目标。使用自制无人机数据集进行验证,结果表明改进后算法平均准确率为84.07%,比原始SSD（single shot multibox detector）算法提高了7.81个百分点,检测速度达到31.3?frame/s。     

多尺度特征深度复用的显著性目标检测算法

针对传统显著性目标检测方法在检测不同尺度的多个显著性目标方面的不足,提出了一种多尺度特征深度复用的显著性目标检测算法,网络模型由垂直堆叠的双向密集特征聚合模块和水平堆叠的多分辨率语义互补模块组成。首先,双向密集特征聚合模块基于ResNet骨干网络提取不同分辨率语义特征;然后,依次在top-down和bottom-up两条通路上进行自适应融合,以获取不同层次多尺度表征特征;最后,通过多分辨率语义互补模块对两个相邻层次的多尺度特征进行融合,以消除不同层次上特征之间的相互串扰来增强预测结果的一致性。在五个基准数据集上进行的实验结果表明,该方法在Fmax、Sm、MAE最高能达到0.939、0.921、0.028,且检测速率可达74.6 fps,与其他对比算法相比有着更好的检测性能。     

多尺度特征图分类再提取的目标检测算法

为提高SSD算法检测目标的能力,提出了一种对多尺度特征图进行分类再提取的目标检测算法.该算法将SSD特征金字塔中多个不同尺度的特征图分为低层和高层两类特征图.针对低层特征图所处位置网络深度不够导致的特征表示能力不足,设计了SFE(Shallow Feature Enhancement)模块提取特征从而增加网络深度,最终提高对小目标的检测能力;高层特征图采用两段反卷积的方式,将更深层提取的语义信息融入特征图,从而提高对中等目标和大目标的检测能力.同时提出了减弱反卷积棋盘格效应的回流式反卷积的方法.在Pascal VOC 2007测试集上进行验证后的结果表明,本文算法的mAP值达到了79.6%,相比SSD算法提高了2.4%.     

基于多级特征和混合注意力机制的室内人群检测网络

针对室内人群目标尺度和姿态多样性、人头目标易与周围物体特征混淆的问题,提出了一种基于多级特征和混合注意力机制的室内人群检测网络（MFANet）。该网络结构包括三部分,即特征融合模块、多尺度空洞卷积金字塔特征分解模块以及混合注意力模块。首先,通过将浅层特征和中间层特征信息融合,形成包含上下文信息的融合特征,用于解决浅层特征图中小目标语义信息不丰富、分类能力弱的问题;然后,利用空洞卷积增大感受野而不增加参数的特性,对融合特征进行多尺度分解,形成新的小目标检测分支,实现网络对多尺度目标的定位和检测;最后,用局部混合注意力模块来融合全局像素关联空间注意力和通道注意力,增强对关键信息贡献大的特征,来增强网络对目标和背景的区分能力。实验结果表明,所提方法在室内监控场景数据集SCUT-HEAD上达到了0.94的准确率、0.91的召回率和0.92的F1分数,在召回率、准确率和F1指标上均明显优于当前用于室内人群检测的其他算法。     

基于空洞卷积与特征增强的单阶段目标检测算法

基于卷积神经网络目标检测算法的浅层特征图包含丰富的细节信息,但缺乏语义信息,而深层特征图则相反。为充分利用浅层和深层特征图特征,解决多尺度目标检测问题,提出一种新的单阶段目标检测算法（AFE-SSD）。以SSD算法为基础,分别对该算法中相邻的2个特征图进行特征融合,从而丰富浅层特征层的语义信息。通过对并行空洞卷积机制进行改进,构建多尺度特征提取模块,将融合后的特征图通入多尺度特征提取模块的方式丰富其多尺度信息,同时提升主干网络的特征提取能力。在PASCAL VOC2007测试集上的实验结果表明,AFE-SSD算法的mAP为79.8%,检测速度为58.8 frame/s,与SSD、DSSD算法相比,mAP分别提升了2.4和1.2个百分点,验证了所提特征融合方式及多尺度提取模块的有效性。     

基于可变形卷积和自适应空间特征融合的硬币表面缺陷检测算法

针对硬币表面缺陷较小、形状多变且易与背景混淆而不易检出的问题,改进YOLOv3算法并提出基于可变形卷积和自适应空间特征融合的硬币表面缺陷检测算法DCA-YOLO.首先,由于缺陷形状的多变设计了3种在主干网络中不同位置添加可变形卷积模块的网络结构,通过卷积学习偏移量和调节参数来提高缺陷的提取能力;然后,使用自适应空间特征...     

融合特征增强和自注意力的SSD小目标检测算法

SSD是一种多尺度目标检测算法,由于浅层特征图缺乏语义信息,导致小目标的检测准确率低.针对这个问题,提出一种融合特征增强和自注意力的SSD小目标检测算法FA-SSD.该算法在SSD基础上构建一条自深向浅的递归反向路径,此路径包含三个模块:深层特征增强模块利用路径深层多尺度特征图生成的上下文信息和最深层特征图的语义信息,...     

基于跳跃连接金字塔模型的小目标检测

随着深度学习的发展,目标检测已经获得了较高的精度和效率。但是小目标的检测仍然是一个挑战。小目标检测准确率较低的重要原因是没有充分利用高层特征的语义信息和低层特征的细节信息之间的关系。针对上述问题,本文提出一种基于跳跃连接金字塔模型的小目标检测方法。与其他的目标检测方法不同,本文提出利用跳跃连接金字塔结构来融合多层高层语义特征信息和低层特征图的细节信息。而且为了更好地提取不同尺度物体对应的特征信息,在网络模型中采用不同大小的卷积核和不同步长的空洞卷积来提取全局特征信息。在PASCAL VOC和MS COCO数据集上进行了实验,验证了算法的有效性。     

隔级融合特征金字塔与CornerNet相结合的小目标检测

为弥补CornerNet中小目标语义信息弱的缺陷,提出隔级融合特征金字塔的方法,提高小目标平均准确率。 对骨干网络后半部分融合后的4个特征图进行提取,将尺寸较小的特征图进行2次卷积,得到2个新的特征图;运用上下融合、隔级融合和旁路连接的思想,生成融合后的特征图并将其组成特征金字塔。将改进后的算法与当前主流CornerNet、Faster RCNN、RetinaNet算法在MS COCO数据集上进行比较,结果表明,改进后算法在对小目标进行检测时,小目标平均准确率有较大提高。隔级融合特征金字塔在CornerNet上能有效融合高低层特征图,使融合后的特征图有较强的语义信息,提高CornerNet网络的小目标平均准确率。