基于视觉特征低维嵌入的细粒度图像分类

为了减少原图像特征空间中高维数据的冗余,解决细粒度数据分布在特征空间中无法线性可分的问题,提出一种结合视觉特征低维嵌入和非线性映射的细粒度图像分类算法.首先将视觉特征嵌入到低维空间来减少冗余数据对分类造成的干扰,提高分类模型对测试数据的泛化能力;然后通过基于排序的目标函数来训练多个线性分类器,建立类别和低维视觉嵌入之间的非线性关系,有效地区分不同类别的细粒度样本之间的细微差异.实验结果表明,该算法有效地改进了现有的细粒度图像分类方法,显著提高对未知测试样本的分类精度.     

基于监督核哈希生成视觉词袋模型的图像分类

为了解决大规模数据集下传统视觉词袋模型生成时间长、内存消耗大且分类精度低等问题,提出了基于监督核哈希(Supervised Hashing with Kernels,KSH)的视觉词袋模型.首先,提取图像的SIFT特征点,构造特征点样本集.然后,学习KSH函数,将距离相近的特征点映射成相同的哈希码,每一个哈希码代表聚类中心,构成视觉词典.最后,利用生成的视觉词典,将图像表示为直方图向量,并应用于图像分类.在标准数据集上的实验结果表明,该模型生成的视觉词典具有较好的区分度,有效地提高了图像分类的精度和效率.     

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。     

基于一维卷积神经网络的网络流量分类方法

针对传统机器学习算法对于流量分类的瓶颈问题,提出基于一维卷积神经网络模型的应用程序流量分类算法。将网络流量数据集进行数据预处理,去除无关数据字段,并使数据满足卷积神经网络的输入特性。设计了一种新的一维卷积神经网络模型,从网络结构、超参数空间以及参数优化方面入手构造了最优分类模型。该模型通过卷积层自主学习数据特征,解决了传统基于机器学习的流量分类算法中特征选择问题。通过网络公开数据集进行模型测试,相比于传统的一维卷积神经网络模型,所设计的神经网络模型的分类准确率提升了16.4%,总分类时间节省了71.48%。另外在类精度、召回率以及[F1]分数方面都有较好的提升。     

基于图像目标特征空间自学习分类算法

为解决图像分类过程中特征点选择的随机性对分类精度造成的影响,提出一种基于图像目标特征空间自学习分类算法。利用基于颜色和纹理特征的多通道局部主动轮廊模型找到图像的目标区域,在目标区域选取特征并对特征稀疏编码建立图像的目标特征空间。为进一步提高图像分类精度建立投票机制下基于图像目标特征空间的自学习算法。实验结果表明,该方法能避免特征选择的随机性对实验结果的影响,有效地提高图像分类的精度。     

基于特征整合的卷积神经网络草地分类算法

为提高遥感影像草地分类的精度,分析了卷积神经网络中提取图像特征的特点,提出了一种基于特征整合深度神经网络的遥感影像特征提取算法。首先,将遥感影像数据进行PCA白化处理,降低数据之间的相关性,加快神经网络学习的速率;其次,将从卷积神经网络中提取到的浅层特征和深层特征进行双线性整合,使得整合后的新特征更加完善和优化;最后,对遥感数据进行训练,由于新特征中有效信息的增加,使得特征表达能力得到提高,达到提高草地分类准确率的目的。实验结果表明:该算法能够有效地提高草地分类的准确率,分类精度达到94.65%,相较于卷积神经网络、BP神经网络和基于SVM的分类算法分别提高了4.3%、10.39%和15.33%。     

基于卷积神经网络的小样本图像识别方法

为提高仅包含少量训练样本的图像识别准确率,利用卷积神经网络作为图像的特征提取器,提出一种基于卷积神经网络的小样本图像识别方法。在原始小数据集中引入数据增强变换,扩充数据样本的范围;在此基础上将大规模数据集上的源预训练模型在目标小数据集上进行迁移训练,提取除最后全连接层之外的模型权重和图像特征;结合源预训练模型提取的特征,采用层冻结方法,微调目标小规模数据集上的卷积模型,得到最终分类识别结果。实验结果表明,该方法在小规模图像数据集的识别问题中具有较高的准确率和鲁棒性。     

基于双注意力机制的遥感图像目标检测

针对遥感图像在复杂背景下小目标检测精度较低的问题,提出一种基于双注意力机制模型的SSD检测算法。该算法在前端特征提取网络中引入双注意力机制模型,强化低层特征图中小目标的有效特征信息并抑制冗余的语义信息,实现自适应特征学习;并在空间注意力模型中引入空洞卷积,保证卷积核感受野的同时减少了网络参数。引入Focal loss损失函数作为改进算法的分类损失函数,改善网络在训练过程中样本失衡的问题,增加正样本与难样本在训练时的权重比例,提升算法的检测性能。对遥感图像数据集NWPU VHR-10进行检测的结果表明,本文的改进算法在保证检测速度的同时提高了检测精度。与传统SSD算法相比,改进SSD算法的mAP提高了2.25个百分点,达到79.65%。     

改进卷积神经网络在遥感图像分类中的应用

针对传统卷积神经网络（CNN）稀疏网络结构无法保留全连接网络密集计算的高效性和实验过程中激活函数的经验性选择造成结果不准确或计算量大的问题,提出一种改进卷积神经网络方法对遥感图像进行分类。首先,利用Inception模块的不同尺度卷积核提取图像多尺度特征,然后利用Maxout模型学习隐藏层节点的激活函数,最后通过Softmax方法对图像进行分类。在美国土地使用分类数据集（UCM_LandUse_21）上进行的实验结果表明,在卷积层数相同的情况下,所提方法比传统的CNN方法分类精度提高了约3.66%,比同样也基于多尺度深度卷积神经网络（MS_DCNN）方法分类精度提高了2.11%,比基于低层特征和中层特征的视觉词典等方法分类精度更是提高了10%以上。因此,所提方法具有较高的分类效率,适用于图像分类。     

基于卷积神经网络的图像目标检测优化算法研究

文章提出基于卷积神经网络的图像目标检测优化算法。以最小代价函数作为卷积神经网络的学习目标,构建图像目标检测的深度残差网络模型,通过感兴趣区域网络获取图像目标候选区域,获取图像目标的分类层输出和预测层输出。实验结果表明：该算法检测到图像精度在97.36%以上。     

基于深度卷积神经网络的航空器检测与识别

针对军用机场大尺寸卫星图像中航空器检测识别的具体应用场景,建立了一套实时目标检测识别框架,将深度卷积神经网络应用到大尺寸图像中的航空器目标检测与识别任务中。首先,将目标检测的任务看成空间上独立的bounding-box的回归问题,用一个24层卷积神经网络模型来完成bounding-box的预测;然后,利用图像分类网络来完成目标切片的分类任务。大尺寸图像上的传统目标检测识别算法通常在时间效率上很难突破,而基于卷积神经网络的航空器目标检测识别算法充分利用了计算硬件的优势,大大缩短了任务耗时。在符合应用场景的自采数据集上进行测试,所提算法目标检测实时性达到平均每张5.765 s,在召回率65.1%的工作点上达到了79.2%的精确率,分类网络的实时性达到平均每张0.972 s,Top-1错误率为13%。所提框架在军用机场大尺寸卫星图像中航空器检测识别的具体应用问题上提出了新的解决思路,同时保证了实时性和算法精度。     

基于卷积神经网络的软硬触觉感知方法研究

智能机器手的应用已经遍布医疗、军工、农业及装配行业等领域.软硬作为物体的重要物理属性之一,对机器手的抓取控制物体有重大影响.在深度学习框架下,基于卷积神经网络提出了用于触觉感知的软硬物体的识别方法.使用薄膜压力传感器采集手指按压软硬物体的数据,建立训练和测试数据集,在Caffe中训练网络,以模拟触觉识别软硬物体.实验结果显示:对软硬物体的识别准确率达94.52%,表明,卷积神经网络对于识别软硬物体有比较好的分类效果.     

A recursive framework for expression recognition: from web images to deep models to game dataset

In this paper, we propose a recursive framework to recognize facial expressions from images in real scenes. Unlike traditional approaches that typically focus on developing and refining algorithms for improving recognition performance on an existing dataset, we integrate three important components in a recursive manner: facial dataset generation, facial expression recognition model building, and interactive interfaces for testing and new data collection. To start with, we first create candid images for facial expression (CIFE) dataset. We then apply a convolutional neural network (CNN) to CIFE and build a CNN model for web image expression classification. In order to increase the expression recognition accuracy, we also fine-tune the CNN model and thus obtain a better CNN facial expression recognition model. Based on the fine-tuned CNN model, we design a facial expression game engine and collect a new and more balanced dataset, GaMo. The images of this dataset are collected from the different expressions our game users make when playing the game. Finally, we run yet another recursive step—a self-evaluation of the quality of the data labeling and propose a self-cleansing mechanism for improve the quality of the data. We evaluate the GaMo and CIFE datasets and show that our recursive framework can help build a better facial expression model for dealing with real scene facial expression tasks.     

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。     

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。     

一种基于CLMF的深度卷积神经网络模型

针对传统人工特征提取模型难以满足复杂场景下目标识别的需求, 提出了一种基于CLMF的深度卷积神经网络(Convolutional neural networks with candidate location and multi-feature fusion, CLMF-CNN).该模型结合视觉显著性、多特征融合和CNN模型实现目标对象的识别. 首先, 利用加权Itti模型获取目标候选区; 然后, 利用CNN模型从颜色、亮度多特征角度提取目标对象的特征, 经过加权融合供目标识别; 最后, 与单一特征以及目前的流行算法进行对比实验, 结果表明本文模型不仅在同等条件下正确识别率得到了提高, 同时, 达到实时性要求.     

结合深度学习与条件随机场的遥感图像分类

目的 为进一步提高遥感影像的分类精度,将卷积神经网络（CNN）与条件随机场（CRF）两个模型结合,提出一种新的分类方法。方法 首先采用CNN对遥感图像进行预分类,并将其类成员概率定义为CRF模型的一阶势函数;然后利用高斯核函数的线性组合定义CRF模型的二阶势函数,用全连接的邻域结构代替常见的4邻域或8邻域;接着加入区域约束,使用Mean-shift分割方法得到超像素,通过计算超像素的后验概率均值修正各像素的分类结果,鼓励连通区域结果的一致性;最后采用平均场近似算法实现整个模型的推断。结果 选用3组高分辨率遥感图像进行地物分类实验。本文方法不仅能抑制更多的分类噪声,同时还可以改善过平滑现象,保护各类地物的边缘信息。实验采用类精度、总体分类精度OA、平均分类精度AA,以及Kappa系数4个指标进行定量分析,与支持向量机（SVM）、CNN和全连接CRF相比,最终获得的各项精度均得到显著提升,其中,AA提高3.28个百分点,OA提高3.22个百分点,Kappa提高5.07个百分点。结论 将CNN与CRF两种模型融合,不仅可以获得像元本质化的特征,而且同时还考虑了图像的空间上下文信息,使分类更加准确,后加入的约束条件还能进一步保留地物目标的局部信息。本文方法适用于遥感图像分类领域,是一种精确有效的分类方法。     

基于CNN与双向LSTM的行为识别算法

针对传统行为识别依赖手工提取特征,智能化程度不高,识别精度低的问题,提出一种基于3D骨骼数据的卷积神经网络(CNN)与双向长短期记忆网络(Bi-LSTM)的混合模型。使用3D骨骼数据作为网络输入,CNN提取每个时间步的3D输入数据间的空间特征,Bi-LSTM更深层地提取3D数据序列的时间特征。该混合模型自动提取特征完成分类,实现骨骼数据到识别结果的端对端学习。在UTKinect-Action3D标准数据集上,模型的识别率达到97.5%,在自制Kinect数据集上的准确率达到98.6%,实验结果表明,该网络有效提高了分类准确率,具备可用性和有效性。     

区域建议网络的细粒度车型识别

目的 细粒度车型识别旨在通过任意角度及场景下的车辆外观图像识别出其生产厂家、品牌型号、年款等信息,在智慧交通、安防等领域具有重要意义。针对该问题,目前主流方法已由手工特征提取向卷积神经网络为代表的深度学习方法过渡。但该类方法仍存在弊端,首先是识别时须指定车辆的具体位置,其次是无法充分利用细粒度目标识别其视觉差异主要集中在关键的目标局部的特点。为解决这些问题,提出基于区域建议网络的细粒度识别方法,并成功应用于车型识别。方法 区域建议网络是一种全卷积神经网络,该方法首先通过卷积神经网络提取图像深层卷积特征,然后在卷积特征上滑窗产生区域候选,之后将区域候选的特征经分类层及回归层得到其为目标的概率及目标的位置,最后将这些区域候选通过目标检测网络获取其具体类别及目标的精确位置,并通过非极大值抑制算法得到最终识别结果。结果 该方法在斯坦福BMW-10数据集的识别准确率为76.38%,在斯坦福Cars-196数据集识别准确率为91.48%,不仅大幅领先于传统手工特征方法,也取得了与目前最优的方法相当的识别性能。该方法同时在真实自然场景中取得了优异的识别效果。结论 区域建议网络不仅为目标检测提供了目标的具体位置,而且提供了具有区分度的局部区域,为细粒度目标识别提供了一种新的思路。该方法克服了传统目标识别对于目标位置的依赖,并且能够实现一图多车等复杂场景下的车型细粒度识别,具有更好的鲁棒性及实用性。     

A central-point-enhanced convolutional neural network for high-resolution remote-sensing image classification

As one of the most important algorithms in the field of deep learning technology, the convolutional neural network (CNN) has been successfully applied in many fields. CNNs can recognize objects in an image by considering morphology and structure rather than simply individual pixels. One advantage of CNNs is that they exhibit translational invariance; when an image contains a certain degree of distortion or shift, a CNN can still recognize the object in the image. However, this advantage becomes a disadvantage when CNNs are applied to pixel-based classification of remote-sensing images, because their translational invariance characteristics causes distortions in land-cover boundaries and outlines in the classification result image. This problem severely limits the application of CNNs in remote-sensing classification. To solve this problem, we propose a central-point-enhanced convolutional neural network (CE-CNN) to classify high-resolution remote-sensing images. By introducing the central-point-enhanced layer when classifying a sample, the CE-CNN increases the weight of the central point in feather maps while preserving the original textures and characteristics. In our experiment, we selected four representative positions on a high-resolution remote-sensing image to test the classification ability of the proposed method and compared the CE-CNN with the traditional multi-layer perceptron (MLP) and a traditional CNN. The results show that the proposed method can not only achieves a higher classification accuracy but also less distortion and fewer incorrect results at the boundaries of land covers. We further compared the CE-CNN with six state-of-the-art methods: k-NN, maximum likelihood, classification and regression tree (CART), MLP, support vector machine, and CNN. The results show that the CE-CNN’s classification accuracy is better than the other methods.