基于元学习的深度哈希检索算法

随着移动互联网技术的发展,图像数据的规模越来越大,大规模图像检索任务已经成为了一个紧要的问题。由于检索速度快和存储消耗低,哈希算法受到了研究者的广泛关注。基于深度学习的哈希算法要达到较好的检索性能,需要一定数量的高质量训练数据来训练模型。然而现存的哈希方法通常忽视了数据集存在数据类别非平衡的问题,而这可能会降低检索性能。针对上述问题,提出了一种基于元学习网络的深度哈希检索算法。所提算法可以直接从数据中自动学习加权函数。该加权函数是只有一个隐含层的多层感知机（MLP）,在少量无偏差元数据的指导下,加权函数的参数可以和模型训练过程中的参数同时进行优化更新。元学习网络参数的更新方程可以解释为：较符合元学习数据的样本权重将被提高,而不符合元学习数据的样本权重将被减小。基于元学习网络的深度哈希检索算法可以有效减少非平衡数据对图像检索的影响,并可以提高模型的鲁棒性。在CIFAR-10等广泛使用的基准数据集上进行的大量实验表明,在非平衡比率较大时,所提算法的平均准确率均值（mAP）最佳;在非平均比率为200的条件下,所提算法的mAP比中心相似度量化算法、非对称深度监督哈希（ADSH）算法和快速可扩展监督哈希（FSSH）算法分别提高0.54个百分点,30.93个百分点和48.43个百分点。     

面向图像检索的深度汉明嵌入哈希

深度卷积神经网络学习的图像特征表示具有明显的层次结构.随着层数加深,学习的特征逐渐抽象,类的判别性也逐渐增强.基于此特点,文中提出面向图像检索的深度汉明嵌入哈希编码方式.在深度卷积神经网络的末端插入一层隐藏层,依据每个单元的激活情况获得图像的哈希编码.同时根据哈希编码本身的特征提出汉明嵌入损失,更好地保留原数据之间的相似性.在CIFAR-10、NUS-WIDE基准图像数据集上的实验表明,文中方法可以提升图像检索性能,较好改善短编码下的检索性能.     

基于表示学习的知识库问答研究进展与展望

面向知识库的问答(Question answering over knowledge base, KBQA)是问答系统的重要组成. 近些年, 随着以深度学习为代表的表示学习技术在多个领域的成功应用, 许多研究者开始着手研究基于表示学习的知识库问答技术. 其基本假设是把知识库问答看做是一个语义匹配的过程. 通过表示学习知识库以及用户问题的语义表示, 将知识库中的实体、关系以及问句文本转换为一个低维语义空间中的数值向量, 在此基础上, 利用数值计算, 直接匹配与用户问句语义最相似的答案. 从目前的结果看, 基于表示学习的知识库问答系统在性能上已经超过传统知识库问答方法. 本文将对现有基于表示学习的知识库问答的研究进展进行综述, 包括知识库表示学习和问句(文本)表示学习的代表性工作, 同时对于其中存在难点以及仍存在的研究问题进行分析和讨论.     

知识库问答系统研究进展

近年来,涌现了很多高质量大规模的知识库,基于知识库的问答系统(Knowledge Base Question Answering,KBQA)随着知识库的发展而得到了快速发展.知识库问答系统通过对自然语言问句进行理解和解析,进而利用知识库中的事实来回答自然语言问题,使用户在不了解知识库数据结构的情况下快速、精准的得到有价...     

面向遥感影像的深度语义哈希检索

目的 哈希检索旨在将海量数据空间中的高维数据映射为紧凑的二进制哈希码,并通过位运算和异或运算快速计算任意两个二进制哈希码之间的汉明距离,从而能够在保持相似性的条件下,有效实现对大数据保持相似性的检索。但是,遥感影像数据除了具有影像特征之外,还具有丰富的语义信息,传统哈希提取影像特征并生成哈希码的方法不能有效利用遥感影像包含的语义信息,从而限制了遥感影像检索的精度。针对遥感影像中的语义信息,提出了一种基于深度语义哈希的遥感影像检索方法。方法 首先在具有多语义标签的遥感影像数据训练集的基础上,利用两个不同配置参数的深度卷积网络分别提取遥感影像的影像特征和语义特征,然后利用后向传播算法针对提取的两类特征学习出深度网络中的各项参数并生成遥感影像的二进制哈希码。生成的二进制哈希码之间能够有效保持原始高维遥感影像的相似性。结果 在高分二号与谷歌地球遥感影像数据集、CIFAR-10数据集及FLICKR-25K数据集上进行实验,并与多种方法进行比较和分析。当编码位数为64时,相对于DPSH（deep supervised Hashing with pairwise labels）方法,在高分二号与谷歌地球遥感影像数据集、CIFAR-10数据集、FLICKR-25K数据集上,mAP（mean average precision）指标分别提高了约2%、6%7%、0.6%。结论 本文提出的端对端的深度学习框架,对于带有一个或多个语义标签的遥感影像,能够利用语义特征有效提高对数据集的检索性能。     

基于深度多监督哈希的快速图像检索

由于较低的检索时间和空间复杂度,哈希方法被广泛应用于大规模图像检索领域。提出深度多监督哈希(Deep Multi-Supervised Hashing,DMSH)方法来学习具有高度判别能力和紧凑的哈希编码,并进行有效的图像检索。设计一个新的卷积神经网络结构来产生相似性保留的哈希编码,用一个识别信号来增加类间距离,用一个验证信号来降低类间距离。同时,通过正则化的方式降低网络输出和二进制哈希编码之间的损失并使二进制哈希值在每一维上均匀分布使网络输出更接近离散的哈希值。在两个数据集上的实验证明了该方法能够快速编码任意新的图像并取得先进的检索结果。     

基于深度多相似性哈希方法的遥感图像检索

哈希方法由于低存储、高效率的特性而被广泛应用于遥感图像检索领域。面向遥感图像检索任务的无监督哈希方法存在伪标签不可靠、图像对的训练权重相同以及图像检索精度较低等问题,为此,提出一种基于深度多相似性哈希（DMSH）的遥感图像检索方法。针对优化伪标签和训练关注度分别构建自适应伪标签模块（APLM）和成对结构信息模块（PSIM）。APLM采用K最近邻和核相似度来评估图像间的相似关系,实现伪标签的初始生成和在线校正。PSIM将图像对的多尺度结构相似度映射为训练关注度,为其分配不同的训练权重从而优化深度哈希学习。DMSH通过Swin Transformer骨干网络提取图像的高维特征,将基于语义相似矩阵的伪标签作为监督信息以训练深度网络,同时网络在两个基于不同相似度设计的模块上实现交替优化,充分挖掘图像间的多种相似信息进而生成具有高辨识力的哈希编码,实现遥感图像的高精度检索。实验结果表明,DMSH在EuroSAT和PatternNet数据集上的平均精度均值较对比方法分别提高0.8%～3.0%和9.8%～12.5%,其可以在遥感图像检索任务中取得更高的准确率。     

基于深度学习的智能问答系统研究与设计

智能客户服务系统是在大规模知识处理的基础上开发的面向行业的应用程序,适用于大规模知识处理、自然语言理解、知识管理、自动问答系统和推理等技术行业。近年来,机器学习、强化学习、深度学习等技术的革命性发展,促进了问答系统的进一步发展。笔者设计了一个系统,该系统基于给定文档提取知识,并自动生成知识库,实现基本功能。     

基于深度自学习的图像哈希检索方法

基于监督学习的卷积神经网络被证明在图像识别的任务中具有强大的特征学习能力。然而,利用监督的深度学习方法进行图像检索,需要大量已标注的数据,否则很容易出现过拟合的问题。为了解决这个问题,提出了一种新颖的基于深度自学习的图像哈希检索方法。首先,通过无监督的自编码网络学习到一个具有判别性的特征表达函数,这种方法降低了学习的复杂性,让训练样本不需要依赖于有语义标注的图像,算法被迫在大量未标注的数据上学习更强健的特征。其次,为了加快检索速度,抛弃了传统利用欧氏距离计算相似性的方法,而使用感知哈希算法来进行相似性衡量。这两种技术的结合确保了在获得更好的特征表达的同时,获得了更快的检索速度。实验结果表明,提出的方法优于一些先进的图像检索方法。     

面向Web图像检索的基于语义迁移的无监督深度哈希

当前主流的Web图像检索方法仅考虑了视觉特征,没有充分利用Web图像附带的文本信息,并忽略了相关文本中涉及的有价值的语义,从而导致其图像表达能力不强。针对这一问题,提出了一种新的无监督图像哈希方法——基于语义迁移的深度图像哈希（semantic transfer deep visual hashing,STDVH）。该方法首先利用谱聚类挖掘训练文本的语义信息;然后构建深度卷积神经网络将文本语义信息迁移到图像哈希码的学习中;最后在统一框架中训练得到图像的哈希码和哈希函数,在低维汉明空间中完成对大规模Web图像数据的有效检索。通过在Wiki和MIR Flickr这两个公开的Web图像集上进行实验,证明了该方法相比其他先进的哈希算法的优越性。     

基于伪成对标签的深度无监督哈希学习

无监督的深度哈希学习方法由于缺少相似性监督信息,难以获取高质量的哈希编码.因此,文中提出端到端的基于伪成对标签的深度无监督哈希学习模型.首先对由预训练的深度卷积神经网络得到的图像特征进行统计分析,用于构造数据的语义相似性标签.再进行基于成对标签的有监督哈希学习.在两个常用的图像数据集CIFAR-10、NUS-WIDE上的实验表明,经文中方法得到的哈希编码在图像检索上的性能较优.     

基于深度哈希与注意力机制的花卉图像检索

针对当前的花卉识别方法在真实场景下容易受背景、光照等因素干扰导致识别准确率低、识别速度慢的问题,提出一种基于深度哈希与注意力机制相结合的图像检索方法用于花卉识别。上述方法在神经网络中融合了注意力机制用于降低背景干扰提升特征质量,并增加一个哈希层降低特征维度以提升检索效率,在图像预处理阶段采用自适应直方图均衡化降低光照干扰影响。实验结果表明,在更接近真实场景的自制花卉数据集True Flowers上,所提方法与传统神经网络方法相比平均检索精度提升了1.3%,检索速度提升了156倍,在公共数据集Oxford 17 Flowers上新方法的准确率要高于其它文献方法,由此证明了新方法的有效性和先进性。     

融合事实文本的知识库问答方法

在自然语言问题中,由于知识库中关系表达的多样化,通过表示学习匹配知识库问答的答案仍是一项艰巨任务.为了弥补上述不足,文中提出融合事实文本的知识库问答方法,将知识库中的实体、实体类型和关系转换为事实文本,并使用双向Transformer编码器(BERT)进行表示,利用BERT丰富的语义模式得到问题和答案在低维语义空间中的...     

基于深度卷积神经网络与哈希的图像检索

为解决当前流行的哈希检索方法生成的哈希码存在信息冗余,不能很好地保留图像语义相似性等问题,提出一种基于深度卷积神经网络来学习二进制哈希编码的方法。利用深度卷积神经网络提取图像的特征表示;将来自两个完全连接层的图像特征表示输入到哈希层,将分类误差以及阈值误差添加到损失函数中进行训练;将查询图像输入模型得到对应的哈希码。在CIFAR-10和NUS-WIDE两个数据集上进行实验,实验结果表明,所提方法在检索精度方面优于其它现有哈希方法。     

基于柯西分布的深度哈希跨媒体检索

针对深度哈希跨媒体检索方法中,语义相似的媒体对象的哈希码在汉明空间内的分布不合理问题,提出了一种新的深度哈希跨媒体检索模型.该模型是在汉明空间内利用柯西分布对现有的深度哈希跨媒体关联损失进行改进,使得语义相似的媒体对象哈希码距离较小,语义不相似的媒体对象哈希码较大,进而提高模型的检索效果.同时,本文给出了一种高效的模型...     

基于对抗投影学习的跨模态哈希检索

跨模态哈希检索以其较高的检索效率和较低的存储成本,在跨模态检索领域受到了广泛的关注.现有的跨模态哈希大多直接从多模态数据中学习哈希码,不能充分利用数据的语义信息,因此无法保证数据低维特征在模态间的分布一致性,解决这个问题的关键之一是要准确地度量多模态数据之间的相似度.为此,提出一种基于对抗投影学习的哈希(adversa...     

基于预训练和深度哈希的大规模文本检索研究

针对文本检索中存在的检索效率和准确率不高的问题,提出一种基于预训练语言模型和深度哈希方法的检索模型.该模型首先通过迁移学习的方法引入预训练语言模型中所包含的文本先验知识,之后进行特征提取,将输入转化为高维的向量表示.在整个模型的后端加入哈希学习层,通过设计特定的优化目标对模型的参数进行微调,从而在训练中动态地学习哈希函数和每个输入的唯一哈希表示.实验表明,该方法的检索准确率相较于其他基准模型在top-5和top-10指标上分别有至少21.70％和21.38％的提升,哈希码的引入使得模型在仅损失4.78％准确率的前提下将检索速率提升了 40倍,因此该方法能够显著提升检索准确率和效率,且在文本检索领域有着潜在应用前景.