时空图卷积网络与注意机制的视频目标分割

目的 从大量数据中学习时空目标模型对于半监督视频目标分割任务至关重要,现有方法主要依赖第1帧的参考掩膜（通过光流或先前的掩膜进行辅助）估计目标分割掩膜。但由于这些模型在对空间和时域建模方面的局限性,在快速的外观变化或遮挡下很容易失效。因此,提出一种时空部件图卷积网络模型生成鲁棒的时空目标特征。方法 首先,使用孪生编码模型,该模型包括两个分支：一个分支输入历史帧和掩膜捕获序列的动态特征,另一个分支输入当前帧图像和前一帧的分割掩膜。其次,构建时空部件图,使用图卷积网络学习时空特征,增强目标的外观和运动模型,并引入通道注意模块,将鲁棒的时空目标模型输出到解码模块。最后,结合相邻阶段的多尺度图像特征,从时空信息中分割出目标。结果 在DAVIS（densely annotated video segmentation）-2016和DAVIS-2017两个数据集上与最新的12种方法进行比较,在DAVIS-2016数据集上获得了良好性能,Jacccard相似度平均值（Jaccard similarity-mean,J-M）和F度量平均值（F measure-mean,F-M）得分达到了85.3%,比性能最高的对比方法提高了1.7%;在DAVIS-2017数据集上,J-M和F-M得分达到了68.6%,比性能最高的对比方法提高了1.2%。同时,在DAVIS-2016数据集上,进行了网络输入与后处理的对比实验,结果证明本文方法改善了多帧时空特征的效果。结论 本文方法不需要在线微调和后处理,时空部件图模型可缓解因目标外观变化导致的视觉目标漂移问题,同时平滑精细模块增加了目标边缘细节信息,提高了视频目标分割的性能。     

全局注意力门控残差记忆网络的图像超分重建

目的 随着深度卷积神经网络的兴起,图像超分重建算法在精度与速度方面均取得长足进展。然而,目前多数超分重建方法需要较深的网络才能取得良好性能,不仅训练难度大,而且到网络末端浅层特征信息容易丢失,难以充分捕获对超分重建起关键作用的高频细节信息。为此,本文融合多尺度特征充分挖掘超分重建所需的高频细节信息,提出了一种全局注意力门控残差记忆网络。方法 在网络前端特征提取部分,利用单层卷积提取浅层特征信息。在网络主体非线性映射部分,级联一组递归的残差记忆模块,每个模块融合多个递归的多尺度残差单元和一个全局注意力门控模块来输出具备多层级信息的特征表征。在网络末端,并联多尺度特征并通过像素重组机制实现高质量的图像放大。结果 本文分别在图像超分重建的5个基准测试数据集（Set5、Set14、B100、Urban100和Manga109）上进行评估,在评估指标峰值信噪比（peak signal to noise ratio,PSNR）和结构相似性（structural similarity,SSIM）上相比当前先进的网络模型均获得更优性能,尤其在Manga109测试数据集上本文算法取得的PSNR结果达到39.19 dB,相比当前先进的轻量型算法AWSRN（adaptive weighted super-resolution network）提高0.32 dB。结论 本文网络模型在对低分图像进行超分重建时,能够联合学习网络多层级、多尺度特征,充分挖掘图像高频信息,获得高质量的重建结果。     

循环生成对抗网络的线稿图像自动提取

目的 动漫制作中线稿绘制与上色耗时费力,为此很多研究致力于动漫制作过程自动化。目前基于数据驱动的自动化研究工作快速发展,但并没有一个公开的线稿数据集可供使用。针对真实线稿图像数据获取困难,以及现有线稿提取方法效果失真等问题,提出基于循环生成对抗网络的线稿图像自动提取模型。方法 模型基于循环生成对抗网络结构,以解决非对称数据训练问题。然后将不同比例的输入图像及其边界图输入到掩码指导卷积单元,以自适应选择网络中间特征。同时为了进一步提升网络提取线稿的效果,提出边界一致性约束损失函数,确保生成结果与输入图像在梯度变化上的一致性。结果 在公开的动漫彩色图像数据集Danbooru2018上,应用本文模型提取的线稿图像相比于现有线稿提取方法,噪声少、线条清晰且接近真实漫画家绘制的线稿图像。实验中邀请30名年龄在2025岁的用户,对本文以及其他4种方法提取的线稿图像进行打分。最终在30组测试样例中,本文方法提取的线稿图像被认为最佳的样例占总样例84%。结论 通过在循环生成对抗网络中引入掩码指导单元,更加合理地提取彩色图像的线稿图像,并通过对已有方法提取效果进行用户打分证明,在动漫线稿图像提取中本文方法优于对比方法。此外,该模型不需要大量真实线稿图像训练数据,实验中仅采集1 000幅左右真实线稿图像。模型不仅为后续动漫绘制与上色研究提供数据支持,同时也为图像边缘提取方法提供了新的解决方案。     

结合恰可察觉编码失真模型的HEVC大容量信息隐藏方法

目的 数字视频通常经过压缩后传输,结合视频编码标准嵌入秘密信息是视频信息隐藏的主流技术。然而,现有基于HEVC（high-efficiency video coding）的视频信息隐藏技术存在码率增长过快、视频质量下降等问题。针对以上问题,提出结合恰可察觉编码失真模型（JNCD）的HEVC大容量信息隐藏方法。方法 JNCD模型是一种面向HEVC视频编码的视觉感知模型。该模型充分考虑编码过程的模糊和块效应,有效去除视频感知冗余,在相同码率下可获得更高的主观感知质量。结合JNCD模型,调节I帧中编码单元（CU）的最优量化参数（QP）值,并利用基于方向调整（EMD）算法嵌入秘密信息,进一步增加信息隐藏容量。为了提高信息的安全性,用密钥对秘密信息进行置乱加密处理,在解码端只有持有该密钥的用户才能正确解密,获得秘密信息。结果 实验使用HEVC参考软件HM16.0,选取分辨率不同的序列进行测试。结果表明,秘密信息嵌入后,视频测试序列的PSNR平均值为41.16 dB,与现有的信息隐藏方法相比,不仅保持较好的主观和客观视频质量,而且信息隐藏容量平均提升2倍左右。结论 采用本方法在保证原视频图像的质量的情况下,能够有效增加信息隐藏的容量,并能够一定程度阻止码率增长,符合信息隐藏的不可见性、安全性和实时性要求。     

结合背景图的高分辨率视频人像实时抠图网络

目的 近年来,采用神经网络完成人像实时抠图已成为计算机视觉领域的研究热点,现有相关网络在处理高分辨率视频时还无法满足实时性要求,为此本文提出一种结合背景图的高分辨率视频人像实时抠图网络。方法 给出一种由基准网络和精细化网络构成的双层网络,在基准网络中,视频帧通过编码器模块提取图像的多尺度特征,采用金字塔池化模块融合这些特征作为循环解码器网络的输入;在循环解码器中,通过残差门控循环单元聚合连续视频帧间的时间信息,以此生成蒙版图、前景残差图和隐藏特征图,采用残差结构降低模型参数量并提高网络的实时性。为提高高分辨率图像实时抠图性能,在精细化网络中,设计高分辨率信息指导模块,通过高分辨率图像信息指导低分辨率图像的方式生成高质量人像抠图结果。结果 与近年来的相关网络模型进行实验对比,实验结果表明,本文方法在高分辨率数据集Human2K上优于现有相关方法,在评价指标(绝对误差、均方误差、梯度、连通性)上分别提升了18.8%、39.2%、40.7%、20.9%。在NVIDIA GTX 1080Ti GPU上处理4 K分辨率影像运行速率可达26帧/s,处理HD(high definition)分辨率影像运行速率可达43帧/s。结论 本文模型能够更好地完成高分辨率人像实时抠图任务,可以为影视、短视频社交以及网络会议等高级应用提供更好的支持。     

增强奇异值分解的自适应零水印

目的 针对增强奇异值分解（BN-SVD）中引入最抗攻击缩放比例的参数β,需要进行大量的实验来获取且存在随机性的问题,提出一种增强奇异值分解的自适应零水印算法。方法 首先对原始图像进行不重叠分块,每一个子块都做斜变换处理,再分别对斜变换后得到的每一个块矩阵进行增强奇异值分解,依据每一个块矩阵的最大奇异值与整体最大奇异值均值的大小关系构成特征向量;对水印图像进行Arnold变换和混沌映射得到二次加密的水印图像;最后利用特征向量与二次加密后的水印图像做异或运算构造零水印;利用天牛须优化算法（BAS）中的适应度函数循环迭代自适应确定参数β,更好地解决奇异值分解（SVD）算法在水印的提取时存在的虚警率和对角线失真的问题。结果 仿真实验结果表明,在JPEG压缩、噪声、滤波、旋转、剪切以及混合攻击下,提取水印图像与原水印图像的归一化系数NC值均可达到98%以上,性能较好。结论 利用BAS算法自适应地确定BN-SVD中参数β,找到最佳抗攻击缩放比例,增强了图像的奇异值,降低了图像矩阵在受到攻击时的敏感性。有效地解决奇异值分解带来的对角线失真和虚警错误的问题,最终提高了算法的鲁棒性。     

Edge-guided GAN：边界信息引导的深度图像修复

目的 目前大多数深度图像修复方法可分为两类：色彩图像引导的方法和单个深度图像修复方法。色彩图像引导的方法利用色彩图像真值,或其上一帧、下一帧提供的信息来修复深度图像。若缺少相应信息,这类方法是无效的。单个深度图像修复方法可以修复数据缺失较少的深度图像。但是,无法修复带有孔洞（数据缺失较大）的深度图像。为解决以上问题,本文将生成对抗网络（generative adversarial network,GAN）应用于深度图像修复领域,提出了一种基于GAN的单个深度图像修复方法,即Edge-guided GAN。方法 首先,通过Canny算法获得待修复深度图像的边界图像,并将此两个单通道图像（待修复深度图像和边界图像）合并成一个2通道数据;其次,设计Edge-guided GAN高性能的生成器、判别器和损失函数,将此2通道数据作为生成器的输入,训练生成器,以生成器生成的深度图像（假值）和深度图像真值为判别器的输入,训练判别器;最终得到深度图像修复模型,完成深度图像修复。结果 在Apollo scape数据集上与其他4种常用的GAN、不带边界信息的Edge-guided GAN进行实验分析。在输入尺寸为256×256像素,掩膜尺寸为32×32像素情况下,Edge-guided GAN的峰值信噪比（peak signal-to-noise ratio,PSN）比性能第2的模型提高了15.76%;在掩膜尺寸为64×64像素情况下,Edge-guided GAN的PSNR比性能第2的模型提高了18.64%。结论 Edge-guided GAN以待修复深度图像的边界信息为其修复的约束条件,有效地提取了待修复深度图像特征,大幅度地提高了深度图像修复的精度。     

区域级通道注意力融合高频损失的图像超分辨率重建

目的 通道注意力机制在图像超分辨率中已经得到了广泛应用,但是当前多数算法只能在通道层面选择感兴趣的特征图而忽略了空间层面的信息,使得特征图中局部空间层面上的信息不能合理利用。针对此问题,提出了区域级通道注意力下的图像超分辨率算法。方法 设计了非局部残差密集网络作为网络的主体结构,包括非局部模块和残差密集注意力模块。非局部模块提取非局部相似信息并传到后续网络中,残差密集注意力模块在残差密集块结构的基础上添加了区域级通道注意力机制,可以给不同空间区域上的通道分配不同的注意力,使空间上的信息也能得到充分利用。同时针对当前普遍使用的L1和L2损失函数容易造成生成结果平滑的问题,提出了高频关注损失,该损失函数提高了图像高频细节位置上损失的权重,从而在后期微调过程中使网络更好地关注到图像的高频细节部分。结果 在4个标准测试集Set5、Set14、BSD100（Berkeley segmentation dataset）和Urban100上进行4倍放大实验,相比较于插值方法和SRCNN（image super-resolution using deep convolutional networks）算法,本文方法的PSNR（peak signal to noise ratio）均值分别提升约3.15 dB和1.58 dB。结论 区域级通道注意力下的图像超分辨率算法通过使用区域级通道注意力机制自适应调整网络对不同空间区域上通道的关注程度,同时结合高频关注损失加强对图像高频细节部分的关注程度,使生成的高分辨率图像具有更好的视觉效果。     

动态生成掩膜弱监督语义分割

目的 传统图像语义分割需要的像素级标注数据难以大量获取,图像语义分割的弱监督学习是当前的重要研究方向。弱监督学习是指使用弱标注样本完成监督学习,弱标注比像素级标注的标注速度快、标注方式简单,包括散点、边界框、涂鸦等标注方式。方法 针对现有方法对多层特征利用不充分的问题,提出了一种基于动态掩膜生成的弱监督语义分割方法。该方法以边界框作为初始前景分割轮廓,使用迭代方式通过卷积神经网络（convolutional neural network,CNN） 多层特征获取前景目标的边缘信息,根据边缘信息生成掩膜。迭代的过程中首先使用高层特征对前景目标的大体形状和位置做出估计,得到粗略的物体分割掩膜。然后根据已获得的粗略掩膜,逐层使用CNN 特征对掩膜进行更新。结果 在Pascal VOC（visual object classes） 2012 数据集上取得了78.06% 的分割精度,相比于边界框监督、弱—半监督、掩膜排序和实例剪切方法,分别提高了14.71%、4.04%、3.10% 和0.92%。结论 该方法能够利用高层语义特征,减少分割掩膜中语义级别的错误,同时使用底层特征对掩膜进行更新,可以提高分割边缘的准确性。     

深度迭代融合的脑部磁共振图像颅骨去除网络

目的 去除颅骨是脑部磁共振图像处理和分析中的重要环节。由于脑部组织结构复杂以及采集设备噪声的影响导致现有方法不能准确分割出脑部区域,为此提出一种深度迭代融合的卷积神经网络模型实现颅骨的准确去除。方法 本文DIFNet（deep iteration fusion net）模型的主体结构由编码器和解码器组成,中间的跳跃连接方式由多个上采样迭代融合构成。其中编码器由残差卷积组成,以便浅层语义信息更容易流入深层网络,避免出现梯度消失的现象。解码器网络由双路上采样模块构成,通过具有不同感受野的反卷积操作,将输出的特征图相加后作为模块输出,有效还原更多细节上的特征。引入带有L2正则的Dice损失函数训练网络模型,同时采用内部数据增强方法,有效提高模型的鲁棒性和泛化能力。结果 为了验证本文模型的分割性能,分别利用两组数据集与传统分割算法和主流的深度学习分割模型进行对比。在训练数据集同源的NFBS（neurofeedback skull-stripped）测试数据集上,本文方法获得了最高的平均Dice值和灵敏度,分别为99.12%和99.22%。将在NFBS数据集上训练好的模型直接应用于LPBA40（loni probabilistic brain atlas 40）数据集,本文模型的Dice值可达98.16%。结论 本文提出的DIFNet模型可以快速、准确地去除颅骨,相比于主流的颅骨分割模型,精度有较高提升,并且模型具有较好的鲁棒性和泛化能力。     

基于CAN总线实时应用的可靠调度性研究

CAN总线是一种高级的串行通信协议,适用于各种分布式控制系统。在实时应用中,标准的CAN协议使用静态优先级算法,对传输信道的利用率比较低。对基于CAN总线通信的动态优先级调度算法进行研究后,提出了一种基于指数分配方式的MTS算法,在保证强实时性消息的同时兼顾了低优先级消息的公平性。     

VoIP认证与计费的设计与实现

基于RADIUS的VoIP认证系统，采用分散受理、集中管理的接入认证管理体系，数据集中存放在认证中心(RADIUS服务器)，用户身份认证由PC向网守发起，网守通过RADIUS协议向认证中心的认证服务器发起认证请求。这样，可以保证用户安全地使用网络资源，以确保用户身份的合法性。同时其落地话单经过处理，可进行计费及其它帐务处理。文中论述了RADIUS对VoIP的支持，提出了一个Gatekeeper与RADIUS结合的整体解决方案。     

一种改进的心电信号预处理方法研究

心电信号是典型的强噪声下的非平稳微弱信号,减小噪声的干扰对心电信号的分析有着十分重要的意义,因此,有效的滤波方法一直是该领域学者关注的热点问题。本文在基于小波变换心电信号分析研究基础上,针对小波去噪时分解只作用于低频部分,从而忽略了高频区域中一部分有用信号的问题,提出了一种采用改进小波包理论实现心电信号去噪的方法,利用小波包在消除信号噪声方面具有更为精确的局部分析能力的特点,采用了‘db4’小波和＂最优基＂选择的方法,对心电信号进行消噪。以MIT-BIH心电数据库中心律失常数据仿真实验,得到了较理想的去噪效果。对比该方法与小波滤波去噪,发现基于小波包的心电信号去噪具有更优良的去噪性能。     

VCR智能无扰动特性的精确数值运算

根据智能变进制(VCR)的变溢性、拓展性及申缩性有机结合的技术,提出一种新颖智能的、无数字扰动的精确数值运算.该运算结果值的精确位数.是可以任意或无限地确定的,它可以很好地解决了计算机数值分辨率即由CPU字长制约的有效数字位教不足而造成的数值精确计算PC(Precise Computing)的扰动性问题,例如对中国古代数学家祖冲之曾研究圆周密率π值实验数据(π=355/113)的除法精确计算.     

深度强化学习研究综述

深度强化学习是指利用深度神经网络的特征表示能力对强化学习的状态、动作、价值等函数进行拟合,以提升强化学习模型性能,广泛应用于电子游戏、机械控制、推荐系统、金融投资等领域。回顾深度强化学习方法的主要发展历程,根据当前研究目标对深度强化学习方法进行分类,分析与讨论高维状态动作空间任务上的算法收敛、复杂应用场景下的算法样本效率提高、奖励函数稀疏或无明确定义情况下的算法探索以及多任务场景下的算法泛化性能增强问题,总结与归纳4类深度强化学习方法的研究现状,同时针对深度强化学习技术的未来发展方向进行展望。     

基于LVM 的系统扩容技术研究

近年来,随着大数据业务的使用,系统在运行时会产生大量的数据信息与日志文件并保存在磁盘中。由于在系统规划初期,对系统分区大小规划预期不足,很难合理规划磁盘空间,造成后期系统运行中经常出现系统分区磁盘不足的问题。当发生此类告警时,通常的分区很难动态调整大小,通常采用暂停业务,更换磁盘,数据备份与恢复的方式,该方式操作困难,程序复杂,有数据丢失的风险。在Linux系统里使用LVM(逻辑卷)技术,支持在线空间扩容,可以在用户无感知的情况下扩展系统分区容量,达到合理利用磁盘空间的目的。本文介绍了LVM技术,并在Linux系统里将分区做成逻辑卷,达到合理利用磁盘空间的目的。     

基于CnV结构的自动语言辨识研究

与说话人识别、连续语音识别相比,自动语言辨识是一个相对较新的研究,而且是一项较难的课题。与音素配位学相比较韵律是语言辨识的更有希望的一个语言辨识特征。论文介绍了一种基于伪音节结构CnV的自动语言辨识方法,该系统提取了辅音、元音构成的伪音节结构的MFCC和!MFCC特征参数,使用了与语言无关的GMM算法模型化该特征。经过对OGI-TS数据库中的英语、法语、汉语测试表明,元音、辅音特征信息在语言辨识中起到一定作用,伪音节结构模型也是语言辨识的有效模型之一。     

区域生长辅助的地图配准在室内定位中的应用

地图匹配（ MM）算法通过粒子滤波（ PF）利用室内地图信息来抑制基于惯性传感器的室内定位系统的误差累计。利用区域生长（ RG）算法结合当前步长和方向信息在地图上找到合理的落脚范围,并以此来判断粒子的有效性。这种方法能有效改善地图配准算法的实用性和计算复杂度。提出一种改进的零速度（ ZV）检测算法能准确提取步伐信息,间接提升了零速度更新（ ZUPT）算法和地图配准算法的精度。实验结果表明：该算法的定位误差小于1.0%,定位精度比单纯的航位推算（ DR）算法平均提高了5.97%。     

综合系统管理与网络管理实现技术的研究

该文提出了适应于大型计算机网络和通信网络及应用系统的综合系统管理与网络管理体系结构,研究了基于大型数据库和Web技术的网管、网络自动拓扑发现、策略描述与策略服务以及资源依赖性分析服务等关键技术。该文将这些关键技术应用到综合系统管理与网络管理原型系统的工程实践中,为最终研制高性能、可伸缩和实用的系统管理与网络管理产品提供强有力的技术支持。     

基于数据仓库的数据采掘技术应用

本文首先分析了基于数据仓库的数据采掘的主要方法,技术和应用,然后通过实例讨论了数据采掘在股票分析与决策系统中的应用。