卷积神经网络研究综述

回顾了卷积神经网络的发展历程,介绍了卷积神经网络的基本运算单元.在查阅大量资料基础上,重点介绍了有代表性的AlexNet、VGGNet、GoogLeNet、ResNet等,对他们所用到的技术进行剖析,归纳、总结、分析其优缺点,并指出卷积神经网络未来的研究方向.     

基于卷积神经网络的板形缺陷识别

板形缺陷识别对于矫直机在矫直过程中具有重要意义,针对传统板形缺陷识别精度低、操作繁琐等问题,以AlexNet模型为基础,提出一种基于卷积神经网络的板形缺陷识别模型(OP-AlexNet).在预处理阶段利用双立方插值算法对数据集中的图片进行尺寸的统一并进行标准化操作.对AlexNet模型结构进行优化,包括调整卷积核大小并减少两层卷积层,删除一层全连接层降低网络复杂度;对卷积层提取的特征批量归一化(batch normalization,BN)以加快网络的收敛速度,激活函数选择LeakyReLU(Leaky Rectified Linear Unit)替换原结构的ReLU(Rectified Linear Unit)激活函数以减少静默神经元的出现.实验结果表明该模型最终识别精度达到91.3％,相比AlexNet模型提高了16.2％,并具有更好的鲁棒性,能够满足板形缺陷识别的要求.     

基于LeNet卷积神经网络的路面病害自动检测方法

随着高速公路事业和运输业的大力发展,高效率低成本的路面病害检测技术具有越来越重要的研究价值。面对传统人工方法在路面病害检测时的低效率高成本问题,提出一种基于卷积神经网络的路面病害自动检测方法。采用LeNet卷积神经网络构建并训练得到路面病害检测预训练离线模型。对采集到的路面图片进行数字图像处理之后,再使用LeNet预训练模型进行路面破损检测。实验结果表明,基于LeNet卷积神经网络的路面病害自动检测方法可精确有效地检测出路面破损情况,实现低成本高效率且对公路路面和交通无影响的自动智能路面检测。     

卷积神经网络的贴片电阻识别应用

贴片电阻由于其体积微小、性能稳定等独特的性质,在当今智能化的电子设备中被广泛使用。为保证贴片电阻的出厂质量,需要对其进行缺陷识别、极性方向识别、正反面识别和种类识别,目前很大程度上依靠人工肉眼进行识别检测,效率低、容易误检、成本高。本文针对传统图像识别方法的局限性,结合近年来卷积神经网络在图像识别方面所取得的巨大成就,基于AlexNet模型、GoogLeNet模型、ResNet模型思想设计了3种深度适宜、可训练参数约4×10⁶（百万）的卷积神经网络,克服了当前主流卷积神经网络模型由于可训练参数过多、模型层数太深导致在贴片电阻识别应用中识别速度不能满足实时性要求、泛化识别准确率低的问题。实验表明,3种模型的识别准确率均超过90%,最高识别准确率达到95%,识别速度达到0.203 s/张（256像素×256像素,CORE I5）。因此,本文设计的3种卷积神经网络可根据具体实际需求进行选用,在实践中具有极强的可行性和可推广性,同时也在提升企业生产效率和产品质量方面具有重要意义。     

应用卷积神经网络的陶瓷产品图像检索

卷积神经网络自诞生以来,其研究与应用备受关注。陶瓷产品器型各异且千变万化,基于内容的传统图像检索因"语义鸿沟"不能切实满足应用需要。鉴于卷积神经网络优良的自我学习能力,本文尝试使用卷积神经网络AlexNet模型来提取陶瓷产品图像特征,以丰富图像的语义信息来提高识图准度;使用主成分分析算法对陶瓷产品图像进行降维以提高陶瓷产品的图像检索效率;并通过现有平台的陶瓷产品图像进行图像检索测试验证了其可行性。     

卷积神经网络在图像处理中的应用研究

近几年来,卷积神经网络被广泛应用于图像处理和目标检测等领域,并且取得了很多突破性的研究成果。本文介绍了卷积神经网络的基本原理和计算机中图像的存储,并介绍了卷积神经网络在黑白图像上进行模糊、锐化、边缘检测、浮雕效果、渐变效果等处理的应用。采用不同的卷积核对图像处理会有不同的影响,这对研究图像处理和识别有很重要的意义。     

基于STN与异构卷积滤波器的肝硬化识别

卷积神经网络因缺乏空间不变性造成分类精度不高,且由于复杂度过高导致分类效率较低.提出一种利用空间变换网络和异构卷积滤波器的SH_ImAlexNet网络,应用于肝硬化样本识别.改进卷积神经网络AlexNet的结构和参数以满足肝硬化样本尺度要求,引入空间变换网络层增强特征提取能力与空间不变性,采用异构卷积滤波器替换部分卷积...     

全卷积神经网络的多尺度人脸检测的研究

为实现快速而准确的人脸检测,提出了一种基于全卷积神经网络的多尺度人脸检测的方法,将卷积神经网络模型AlexNet的全连接层改为全卷积层,并将分类层改为人脸与非人脸的二分类,训练之后准确率达到99.16%。将训练好的分类模型用于人脸检测时,待检测图片通过多尺度变换后输入全卷积网络得到特征图的概率矩阵,用非极大值抑制得到最精准的人脸框。检测结果表明,该方法在人脸检测时准确率高,检测时间短,表现出较好的性能。     

基于深度卷积神经网络的图像检索算法研究

为解决卷积神经网络在提取图像特征时所造成的特征信息损失,提高图像检索的准确率,提出了一种基于改进卷积神经网络LeNet-L的图像检索算法。首先,改进LeNet-5卷积神经网络结构,增加网络结构深度。然后,对深度卷积神经网络模型LeNet-L进行预训练,得到训练好的网络模型,进而提取出图像高层语义特征。最后,通过距离函数比较待检图像与图像库的相似度,得出相似图像。在Corel数据集上,与原模型以及传统的SVM主动学习图像检索方法相比,该图像检索方法有较高的准确性。经实验结果表明,改进后的卷积神经网络具有更好的检索效果。     

基于卷积神经网络的遥感图像分类研究

遥感图像分类是模式识别技术在遥感领域的具体应用,针对遥感图像处理中的分类问题,提出了一种基于卷积神经网络(convolutional neural networks,CNN)的遥感图像分类方法,并针对单源特征无法提供有效信息的问题,设计了一种多源多特征融合的方法,将遥感图像的光谱特征、纹理特征、空间结构特征等按空间维度以向量或矩阵的形式进行有效融合,以此训练CNN模型。实验表明,多源多特征相融合能够加快模型收敛速度,有效提高遥感图像的分类精度;与其他分类方法相比,CNN能够取得更高的分类精度,获得更优的分类效果。     

基于卷积神经网络的霉变烟叶图像识别方法研究

针对人工在线精选霉变烟叶时,存在效率低下、容易漏检等缺点,提出了一种基于卷积神经网络模型对霉变烟叶图像进行筛选、分类识别的方法.首先建立烟叶数据集,然后搭建卷积神经网络模型,利用卷积神经网络先初步提取特征,再筛选提取主要特征,然后进行各部分的特征汇总;最后实现图像的分类,从而实现了快速、准确的识别霉变烟叶图像和正常烟叶...     

基于混合卷积神经网络和循环神经网络的入侵检测模型

针对电力信息网络中的高级持续性威胁问题,提出一种基于混合卷积神经网络（CNN）和循环神经网络（RNN）的入侵检测模型。该模型根据网络数据流量的统计特征对当前网络状态进行分类。首先,获取日志文件中网络流量的各统计值,进行特征编码、归一化等预处理工作;然后,通过深度卷积神经网络中可变卷积核提取不同主机入侵流量之间空间相关特征;最后,将已经处理好的包含空间相关特征的数据在时间上错开排列,利用深度循环神经网络挖掘入侵流量的时间相关特征。实验结果表明,该模型相对于传统的机器学习模型在曲线下方的面积（AUC）上提升了7.5%~14.0%,同时误报率降低了83.7%~52.7%。所提模型能准确地识别网络流量的类别,大幅降低误报率。     

基于卷积神经网络的虫情图像分割和计数方法

为提高虫情图像的分割和计数的准确率,提出了一种基于卷积神经网络的虫情图像分割和计数方法。该方法基于U-Net模型构造了一种昆虫图像分割的模型Insect-Net,将完整的虫情图像和切割后的虫情图像分别输入模型后,提取两者特征进行融合。将融合后的特征输入1个1×1的卷积层得到最终分割结果,再将得到的结果二值化后,采用轮廓检测算法将昆虫目标与背景分离并计数。实验结果表明,该方法在虫情图像中取得了较高的分割正确率和计数正确率,分别为94.4%和89.2%。用深度学习和卷积神经网络的方法有效提高了虫情图像的计数精度,并且为昆虫识别分类提供了大量的无背景数据集。     

基于金字塔式双通道卷积神经网络的深度图像超分辨率重建

针对深度图像分辨率低的问题,构建了一种金字塔式双通道深度图像超分辨率卷积神经网络。在金字塔的每一级,通过两个通道对低分辨率深度图像提取不同的有效特征,通道1为增强型残差结构,可以将丰富的图像细节传递到后面的图层,通道2将不同卷积层提取的特征连接起来作为此通道最后一层卷积层的输入,有益于局部特征和全局特征的结合。接着,通过将不同通道融合后的特征输入亚像素卷积实现超分辨率重建。实验结果表明,相比其他方法,该方法得到的超分辨率图像缓解了边缘失真和伪影问题,有较好的视觉效果。     

基于卷积神经网络的滚动轴承故障诊断方法

为了简单、准确地进行轴承故障诊断,结合深度学习理论,对基于卷积神经网络的滚动轴承故障诊断方法进行了研究;首先,选用了结构相对简单的LeNet5卷积神经网络;然后,对轴承振动信号原始数据进行截取和归一化处理后直接生成生成二维矩阵作为神经网络输入;接着,优选卷积核大小、批大小、学习率及迭代次数等网络模型参数;最后,应用sigmoid函数进行多标签分类;实验结果表明,该方法能有效识别正常状态及不同损伤程度下的内圈、外圈、滚动体故障状态,识别准确率达到99.50%以上水平;基于卷积神经网络的滚动轴承故障诊断方法不仅在一定程度上可以简化故障诊断的过程,而且可以充分利用卷积神经网络模型的优势实现高效准确地故障诊断。     

基于多尺度卷积神经网络的交通标示识别研究

交通标示识别在自动驾驶领域有着广泛的应用前景。在实际场景中,光照、地理位置、检测方法等因素会对较小交通标示识别产生影响,导致识别精度降低。针对这些问题,提出一种新型多尺度融合卷积神经网络模型（SF-RCNN）。首先在基础特征提取网络中加入多尺度空洞卷积池化金字塔模块（MASPP）,在多尺度空洞卷积采样后,不改变每一个特征下的信息量,而是通过合并通道数来实现特征图的融合,这样既减少了分辨率的损失,也可以捕捉同一图像的上下文信息;其次在网络中增加两个快速拼接模块（F-concat）,融合模型中高层与低层的信息,既丰富语义信息,又可以实现不同尺度信息的重复利用;最后在每个最大池化层之前增加批标准化层（BN）,转换每一层的数据。尽管增加模块加深了网络深度,但是BN层可以加快模型收敛速度,使整个训练时间不发生较大改变。实验结果表明,该模型利用新型网络结构SF-RCNN,在CCTSDB数据集上进行特征提取,交通标示识别精度均值达到了87.48%,警告类别识别精度达到89.93%,禁令类别识别精度达到89.25%、方向类别识别精度达到81.08%、指示类别识别精度达到89.66%。