基于超图的多模态情绪识别

近年来多模态情绪识别获得广泛关注,模态间的特征融合决定了情绪识别的效果,现有基于图的情绪特征融合方法多基于二元关系图,在处理三种及以上模态数据时难以实现有效的模态间特征融合,限制了多模态情绪识别的效果.为解决该问题,本文提出基于超图的多模态情绪识别模型（Multi-modal Emotion Recognition Based on Hypergraph,MORAH）,引入超图来建立多模态的多元关系,以此替代现有图结构采用的多个二元关系,实现更加充分、高效的多模态特征融合.具体来说,该模型将多模态特征融合分为两个阶段：超边构建阶段和超图学习阶段.在超边构建阶段,通过胶囊网络实现对序列中每个时间步的信息聚合,并建立单模态的图,然后使用图卷积进行第二次信息聚合,并以此作为下一阶段建立超图的基础,得益于图胶囊聚合方法的加入,MORAH可以同时处理对齐数据和未对齐数据,无需手动对齐;在超图学习阶段,模型建立同一样本不同模态节点之间的关联,以及同类样本所有模态之间的关联,同时,在超图卷积过程中,使用分层多级超边来避免过于平滑的节点嵌入,并使用简化的超图卷积方法来融合模型之间的高级特征,以确保所有...     

基于超图的多模态特征选择算法及其应用

目前机器学习算法已经被广泛应用到脑疾病的诊断中。医学影像数据由于样本珍贵,并且特征维数往往远大于已有样本数目,在实际应用中这是典型的小样本问题。此外,通过不同的成像手段可以得到不同模态的数据(例如MRI和PET)。从而提出一种基于超图的多模态特征选择算法。首先将每组模态当作一组任务,利用l2,1范数进行特征选择,保证不同模态相同脑区的特征被选中。然后使用超图技术来刻画数据样本与样本之间的高阶信息,从而充分利用每组模态数据内部的分布先验。最后利用多核支持向量机对选择后的特征进行融合分类,从而提高对疾病的诊断精度。在ADNI数据集上对提出的方法进行验证,并与传统方法进行对比,实验结果说明了提出方法的有效性。     

多模态集成阿尔茨海默病和轻度认知障碍分类

为了更有效而准确地诊断阿尔茨海默病(Alzheimer’s disease,AD)和轻度认知障碍(Mild Cognitive Impairment, MCI),文章提出了一种基于多模态数据(MRI、PET 和非成像数据 CSF)的集成支持向量机来分类 AD 和 MCI。该算法使 用集成学习技术来综合利用不同模态数据之间相互作用产生的分类判别信息,并利用支持向量机进行分类。为了评价该 算法的有效性,采用十折(10-fold)交叉验证策略来验证其性能,并在标准数据集 ADNI 上测试算法性能。实验结果表明, 多模态集成支持向量机分类方法的性能优于多模态多核学习和单模态方法。     

基于样本内外协同表示和自适应融合的多模态学习方法

多模态机器学习是一种新的人工智能范式,结合各种模态和智能处理算法以实现更高的性能.多模态表示和多模态融合是多模态机器学习的2个关键任务.目前,多模态表示方法很少考虑样本间的协同,导致特征表示缺乏鲁棒性,大部分多模态特征融合方法对噪声数据敏感.因此,在多模态表示方面,为了充分学习模态内和模态间的交互,提升特征表示的鲁棒性,提出一种基于样本内和样本间多模态协同的表示方法.首先,分别基于预训练的BERT,Wav2vec 2.0,Faster R-CNN提取文本特征、语音特征和视觉特征;其次,针对多模态数据的互补性和一致性,构建模态特定和模态共用2类编码器,分别学习模态特有和共享2种特征表示;然后,利用中心矩差异和正交性构建样本内协同损失函数,采用对比学习构建样本间协同损失函数;最后,基于样本内协同误差、样本间协同误差和样本重构误差设计表示学习函数.在多模态融合方面,针对每种模态可能在不同时刻表现出不同作用类型和不同级别的噪声,设计一种基于注意力机制和门控神经网络的自适应的多模态特征融合方法.在多模态意图识别数据集MIntRec和情感数据集CMU-MOSI,CMU-MOSEI上的实验结果表明,...     

基于虚拟现实和动态加权决策融合的恐高情绪识别

目前恐高情绪分类中的生理信号主要涉及脑电、心电、皮电等, 考虑到脑电在采集和处理上的局限性以及多模态信号间的融合问题, 提出一种基于6种外周生理信号的动态加权决策融合算法. 首先, 通过虚拟现实技术诱发被试不同程度的恐高情绪, 同步记录心电、脉搏、肌电、皮电、皮温和呼吸这6种外周生理信号; 其次, 提取信号的统计特征和事件相关特征构建恐高情感数据集; 再次, 根据分类性能、模态和跨模态信息提出一种动态加权决策融合算法, 从而对多模态信号进行有效整合以提高识别精度. 最后, 将实验结果与先前相关研究进行对比, 同时在开源的WESAD情感数据集进行验证. 结论表明, 多模态外周生理信号有助于恐高情绪分类性能的提升, 提出的动态加权决策融合算法显著提升了分类性能和模型鲁棒性.     

基于注意力机制的特征融合-双向门控循环单元多模态情感分析

针对视频多模态情感分析中,未考虑跨模态的交互作用以及各模态贡献程度对最后情感分类结果的影响的问题,提出一种基于注意力机制的特征融合-双向门控循环单元多模态情感分析模型（AMF-BiGRU）。首先,利用双向门控循环单元（BiGRU）来考虑各模态中话语间的相互依赖关系,并得到各模态的内部信息;其次,通过跨模态注意力交互网络层将模态内部信息与模态之间的交互作用相结合;然后,引入注意力机制来确定各模态的注意力权重,并将各模态特征进行有效融合;最后,通过全连接层和softmax层获取情感分类结果。在公开的CMU-MOSI和CMU-MOSEI数据集上进行实验。实验结果表明,与传统的多模态情感分析方法（如多注意力循环网络（MARN））相比,AMF-BiGRU模型在CMU-MOSI数据集上的准确率和F1值分别提升了6.01%和6.52%,在CMU-MOSEI数据集上的准确率和F1值分别提升了2.72%和2.30%。可见,AMF-BiGRU模型能够有效提高多模态的情感分类性能。     

兼顾个性特征和融合特征的阿尔茨海默病分类

智能诊断在阿尔茨海默病（AD）的诊断中已得到广泛研究,但已有的智能建模方法还不能充分利用多模态的数据信息,以至于在病程早期阶段的诊断中出现识别精确度不高的问题。为提高阿尔茨海默病及其早期阶段智能诊断的效果,提出一种兼顾个性特征和融合特征的阿尔茨海默病分类方法。首先使用超图卷积网络（HGCN）对MRI、PET和CSF三个模态的数据分别进行特征提取,以获得每个模态的高阶深度特征。同时通过低秩多模态融合对这三个模态的数据进行特征融合,以获得多个模态之间的隐藏关联特征。最后通过一个多视角分类器对以上获取的特征进行综合分类。利用ADNI数据集对阿尔茨海默病进行多组任务分类,以验证所提方法。与其他先进方法相比,该方法在保证AD阶段分类效果的情况下,有效提高了病程早期阶段的分类精度。     

拥抱融合的多模态灾害分析算法

融合文本和图像的多模态信息相对于单模态可以提升灾害事件分析准确率。但是已有的工作多数将文本特征和图片特征进行简单的融合,在提取、融合特征的时候造成特征的冗余,同时忽略了模态之间的联系,没有考虑到图像和文本之间特征的相关性。为此,本文分析和研究目前流行的多模态融合算法,提出一种拥抱融合的多模态灾害事件分析算法。首先将文本特征和图像的特征向量互相对比,考虑文本和图像特征之间的相关性。然后基于多项抽样,剔除冗余的特征,融合文本特征和图像特征。实验结果表明,拥抱融合在Crisis MMD2.0数据集上实验1的2个任务的分类效果准确率分别高达88.2%、85.1%,都明显优于其他多模态融合模型,表明了该模型的有效性。同时第2个实验也验证了拥抱模型对于不同文本和图像深度学习模型的适用性。     

基于矩阵分解双线性池化的多模态融合虚假新闻检测

现有的大多数虚假新闻检测方法将视觉和文本特征串联拼接,导致模态信息冗余并且忽略了不同模态信息之间的相关性。为了解决上述问题,提出一种基于矩阵分解双线性池化的多模态融合虚假新闻检测算法。首先,该算法将多模态特征提取器捕捉的文本和视觉特征利用矩阵分解双线性池化方法进行有效融合,然后与虚假新闻检测器合作鉴别虚假新闻;此外,在训练阶段加入了事件分类器来预测事件标签并去除事件相关的依赖。在Twitter和微博两个多模态谣言数据集上进行了对比实验,证明了该算法的有效性。实验结果表明提出的模型能够有效地融合多模态数据,缩小模态间的异质性差异,从而提高虚假新闻检测的准确性。     

一种基于多模态深度特征融合的视觉问答模型

大数据时代,随着多源异构数据的爆炸式增长,多模态数据融合问题备受研究者的关注,其中视觉问答因需要图文协同处理而成为当前多模态数据融合研究的热点。视觉问答任务主要是对图像和文本两类模态数据进行特征关联与融合表示,最后进行推理学习给出结论。传统的视觉问答模型在特征融合时容易缺失模态关键信息,且大多数方法停留在数据之间浅层的特征关联表示学习,较少考虑深层的语义特征融合。针对上述问题,提出了一种基于图文特征跨模态深度交互的视觉问答模型。该模型利用卷积神经网络和长短时记忆网络分别获取图像和文本两种模态数据特征,然后利用元注意力单元组合建立的新型深度注意力学习网络,实现图文模态内部与模态之间的注意力特征交互式学习,最后对学习特征进行多模态融合表示并进行推理预测输出。在VQA-v2.0数据集上进行了模型实验和测试,结果表明,与基线模型相比,所提模型的性能有明显提升。     

基于YOLO的多模态特征差分注意融合行人检测

针对可见光模态与热红外模态间的差异问题和如何充分利用多模态信息进行行人检测,本文提出了一种基于YOLO的多模态特征差分注意融合行人检测方法.该方法首先利用YOLOv3深度神经网络的特征提取主干分别提取多模态特征;其次在对应多模态特征层之间嵌入模态特征差分注意模块充分挖掘模态间的差异信息,并经过注意机制强化差异特征表示进而改善特征融合质量,再将差异信息分别反馈到多模态特征提取主干中,提升网络对多模态互补信息的学习融合能力;然后对多模态特征进行分层融合得到融合后的多尺度特征;最后在多尺度特征层上进行目标检测,预测行人目标的概率和位置.在KAIST和LLVIP公开多模态行人检测据集上的实验结果表明,提出的多模态行人检测方法能有效解决模态间的差异问题,实现多模态信息的充分利用,具有较高的检测精度和速度,具有实际应用价值.     

基于注意力融合网络的方面级多模态情感分类

方面级多模态情感分类任务的一个关键是从文本和视觉两种不同模态中准确地提取和融合互补信息, 以检测文本中提及的方面词的情感倾向. 现有的方法大多数只利用单一的上下文信息结合图片信息来分析, 存在对方面和上下文信息、视觉信息的相关性的识别不敏感, 对视觉中的方面相关信息的局部提取不够精准等问题, 此外, 在进行特征融合时, 部分模态信息不全会导致融合效果一般. 针对上述问题, 本文提出一种注意力融合网络AF-Net模型去进行方面级多模态情感分类, 利用空间变换网络STN学习图像中目标的位置信息来帮助提取重要的局部特征; 利用基于Transformer的交互网络对方面和文本以及图像之间的关系进行建模, 实现多模态交互; 同时补充了不同模态特征间的相似信息以及使用多头注意力机制融合多特征信息, 表征出多模态信息, 最后通过Softmax层取得情感分类的结果. 在两个基准数据集上进行实验和对比, 结果表明AF-Net能获得较好的性能, 提升方面级多模态情感分类的效果.     

复合层次融合的多模态情感分析

针对传统情感分析方法无法解决短视频情感表达问题以及现有多模态情感分析方法准确率不高、不同模态信息之间交互性差等问题,通过对多模态情感分析方法进行研究,结合时域卷积网络（TCN）和软注意力机制建立了复合层次融合的多模态情感分析模型。该模型首先将视频中提取到的文本特征、视频面部特征和音频特征进行维度均衡,然后将得到的不同模态的信息特征进行复合式融合,即先将单模态信息进行融合得到双模态特征信息,再将得到的三个双模态信息进行融合,得到最终的三模态信息,最后将得到的三模态信息和每个单模态信息进行融合得到最终的多模态情感特征信息。每次融合的特征信息都经过TCN网络层进行序列特征的提取,将最终得到的多模态特征信息通过注意力机制进行筛选过滤后用于情感分类,从而得到预测结果。在数据集CMU-MOSI和CMU-MOSEI上的实验表明,该模型能够充分利用不同模态间的交互信息,有效提升多模态情感分析的准确率。     

基于注意力的多层次混合融合的多任务多模态情感分析

针对多模态情感分析中的模态内部特征表示和模态间的特征融合问题,结合注意力机制和多任务学习,提出了一种基于注意力的多层次混合融合的多任务多模态情感分析模型MAM(multi-level attention and multi-task)。首先,利用卷积神经网络和双向门控循环单元来实现单模态内部特征的提取;其次,利用跨模态注意力机制实现模态间的两两特征融合;再次,在不同层次使用自注意力机制实现模态贡献度选择;最后,结合多任务学习获得情感和情绪的分类结果。在公开的CMU-MOSEI数据集上的实验结果表明,情感和情绪分类的准确率和F;值均有所提升。     

基于模态相关性学习的细粒度分类

针对单模态细粒度分类方法难以区分图像间细微差异的问题,将多模态融合方法引入到细粒度分类任务中,充分利用多模态数据的相关性和互补性,提出了一种基于模态相关性学习的细粒度分类方法。该方法分为两个阶段,首先考虑到图像和文本数据之间的对应关系,利用它们的匹配程度作为约束来进行模型的预训练;接着,加载上一步得到的网络参数,先提取多模态特征,再利用文本特征指导图像特征的生成;最后,基于融合后的特征进行细粒度分类。该方法在UPMC-Food101、MEP-3M-MEATS和MEP-3M-OUTDOORS数据集上进行训练测试,分别达到91.13%、82.39%和93.17%的准确率。实验结果表明,该方法相对于传统的多模态融合方法具有更好的性能,是一种有效的细粒度分类方法。     

面向深度学习的多模态融合技术研究综述

面向深度学习的多模态融合技术是指机器从文本、图像、语音和视频等领域获取信息实现转换与融合以提升模型性能,而模态的普遍性和深度学习的热度促进了多模态融合技术的发展。在多模态融合技术发展前期,以提升深度学习模型分类与回归性能为出发点,阐述多模态融合架构、融合方法和对齐技术。重点分析联合、协同、编解码器3种融合架构在深度学习中的应用情况与优缺点,以及多核学习、图像模型和神经网络等具体融合方法与对齐技术,在此基础上归纳多模态融合研究的常用公开数据集,并对跨模态转移学习、模态语义冲突消解、多模态组合评价等下一步的研究方向进行展望。     

基于多模态融合的城市道路场景视频描述模型研究

城市道路视频描述存在仅考虑视觉信息而忽视了同样重要的音频信息的问题,多模态融合算法是解决此问题的方案之一。针对现有基于Transformer的多模态融合算法都存在着模态之间融合性能低、计算复杂度高的问题,为了提高多模态信息之间的交互性,提出了一种新的基于Transformer的视频描述模型多模态注意力瓶颈视频描述（multimodal attention bottleneck for video captioning,MABVC）。首先使用预训练好的I3D和VGGish网络提取视频的视觉和音频特征并将提取好的特征输入到Transformer模型当中,然后解码器部分分别训练两个模态的信息再进行多模态的融合,最后将解码器输出的结果经过处理生成人们可以理解的文本描述。在通用数据集MSR-VTT、MSVD和自建数据集BUUISE上进行对比实验,通过评价指标对模型进行验证。实验结果表明,基于多模态注意力融合的视频描述模型在各个指标上都有明显提升。该模型在交通场景数据集上依旧能够取得良好的效果,在智能驾驶行业具有很大的应用前景。     

基于注意力机制的多模态幽默识别

近年来,幽默识别逐渐成为自然语言处理领域的热点研究之一。已有的研究多聚焦于文本上的幽默识别,在多模态数据上开展此任务的研究相对较少,现有方法在学习模态间交互信息上存在不足。该文提出了基于注意力机制的模态融合模型,首先对单模态上下文进行独立编码,得到单一模态的特征向量;然后将注意力机制作用于两种模态的特征序列,使用层级注意力结构捕获多模态信息在段落上下文中的关联与交互。该文在UR-FUNNY公开数据集上进行了实验,相比之前最优结果在精确率上提升了1.37%。实验表明,该文提出的模型能很好地对多模态上下文进行建模,引入多模态交互信息和段落上下文信息可提高幽默识别的性能。     

基于双向注意力机制的多模态情感分类方法

社交网络的发展为情感分析研究提供了大量的多模态数据。结合多模态内容进行情感分类可以利用模态间数据的关联信息,从而避免单一模态对总体情感把握不全面的情况。使用简单的共享表征学习方法无法充分挖掘模态间的互补特征,因此提出多模态双向注意力融合(Multimodal Bidirectional Attention Hybrid, MBAH)模型,在深度模型提取的图像和文本特征基础上,利用双向注意力机制在一个模态下引入另一个模态信息,将该模态的底层特征与另一模态语义特征通过注意力计算学习模态间的关联信息,然后联结两种模态的高层特征形成跨模态共享表征并输入多层感知器得到分类结果。此外MBAH模型应用后期融合技术结合图文单模态自注意力模型搜寻最优决策权值,形成最终决策。实验结果表明,MBAH模型情感分类结果相较于其他方法具有明显的提升。     

基于非文本模态强化和门控融合方法的多模态情感分析

针对各模态之间信息密度存在差距和融合过程中可能会丢失部分情感信息等问题,提出一种基于非文本模态强化和门控融合方法的多模态情感分析模型。该模型通过设计一个音频-视觉强化模块来实现音频和视觉模态的信息增强,从而减小与文本模态的信息差距。之后,通过跨模态注意力和门控融合方法,使得模型充分学习到多模态情感信息和原始情感信息,从而增强模型的表达能力。在对齐和非对齐的CMU-MOSEI数据集上的实验结果表明,所提模型是有效的,相比现有的一些模型取得了更好的性能。