群体行为识别深度学习方法研究综述

群体行为识别是计算机视觉领域应用广泛且亟待解决的重要研究问题.伴随着深度神经网络的发展,群体行为识别与理解的宽度与深度也在不断扩展.通过调研近十年来群体行为识别的研究文献,确定了目前群体行为识别研究的问题定义;指出了群体行为识别研究现存的问题与挑战;在深度学习网络架构下,描述了从早期仅仅对群体行为进行分类识别,到如今更...     

基于深度学习的网络流量预测研究综述

精准地预判网络流量变化趋势可以帮助运营商准确预估网络的使用情况,合理分配并高效利用网络资源,以满足日益增长且多样化的用户需求.以深度学习算法在网络流量预测领域的进展为线索,阐述了网络流量预测的评价指标和目前公开的网络流量数据集及应用,具体分析了网络流量预测中常用的深度信念网络、卷积神经网络、循环神经网络和长短时记忆网络...     

基于一维卷积循环神经网络的深度强化学习算法

针对现有深度强化学习算法在状态空间维度大的环境中难以收敛的问题,提出了在时间维度上提取特征的基于一维卷积循环网络的强化学习算法;首先在深度Q网络(DQN,deep Q network)的基础上构建一个深度强化学习系统;然后在深度循环Q网络(DRQN,deep recurrent Q network)的神经网络结构基础上加入了一层一维卷积层,用于在长短时记忆(LSTM,long short-term memory)层之前提取时间维度上的特征;最后在与时序相关的环境下对该新型强化学习算法进行训练和测试;实验结果表明这一改动可以提高智能体的决策水平,并使得深度强化学习算法在非图像输入的时序相关环境中有更好的表现。     

基于关键帧筛选网络的视听联合动作识别

近年来,视听联合学习的动作识别获得了一定关注.无论在视频(视觉模态)还是音频(听觉模态)中,动作发生是瞬时的,往往在动作发生时间段内的信息才能够显著地表达动作类别.如何更好地利用视听模态的关键帧携带的显著表达动作信息,是视听动作识别待解决的问题之一.针对该问题,提出关键帧筛选网络KFIA-S,通过基于全连接层的线性时间...     

基于BiLSTM-Attention唇语识别的研究

为了解决唇语识别中唇部特征提取和时序关系识别存在的问题,提出了一种双向长短时记忆网络(BiLSTM)和注意力机制(Attention Mechanism)相结合的深度学习模型。首先将唇部20个关键点得到的唇部不同位置的高度和宽度作为唇部的特征,使用BiLSTM对唇部特征序列进行时序编码,然后利用注意力机制来发掘不同时刻唇部时序特征对于整体唇语识别的不同权重,最后利用Softmax进行分类。在公开的唇语识别数据集GRID和MIRACL-VC上与传统的唇语识别模型进行实验对比。在GRID数据集上准确率至少提高了13.4%,在MIRACL-VC单词数据集上准确率至少提高了15.3%,短语数据集上准确率至少提高了9.2%。同时还与其他编码模型进行了实验对比,实验结果表明该模型能有效地提高唇语识别的准确率。     

基于1D-CNN-LSTM注意力网络的抽油机井故障诊断

针对传统基于示功图的抽油机井故障诊断方法存在特征提取复杂、模型参数量大、诊断效率低的问题,提出一种基于1D-CNN-LSTM注意力网络的故障诊断方法。将示功图转化为载荷位移序列作为网络输入,使用一维卷积神经网络（1D-CNN）在提取序列局部特征的同时减小序列长度;考虑到序列的时序特性,进一步使用长短时记忆网络（LSTM）提取序列的时序特征;为突出关键特征影响,引入Attention机制,对故障类型相关的时序特征赋予更高的注意力权重;最后将加权特征输入全连接层,利用Softmax分类器实现故障诊断。实验结果表明,所提方法的平均准确率、精确率、召回率和F1值分别达到99.13%、99.35%、99.17%和99.25%,模型大小仅为98 kB。相比基于特征工程的方法具有更高的诊断精度和泛化能力,相比基于二维卷积神经网络（2D-CNN）模型的诊断方法,显著减少了模型参数量和训练时间,提高了故障诊断效率。     

基于卷积长短时记忆网络的人体行为识别研究

人体行为识别利用深度学习网络模型自动提取数据的深层特征,但传统机器学习算法存在依赖手工特征提取、模型泛化能力差等问题.提出基于空时特征融合的深度学习模型(CLT-net)用于人体行为识别.采用卷积神经网络(CNN)自动提取人体行为数据的深层次隐含特征,利用长短时记忆(LSTM)网络构建时间序列模型,学习人体行为特征在时...     

面向群体行为识别的非局部网络模型

目的 视频行为识别一直广受计算机视觉领域研究者的关注,主要包括个体行为识别与群体行为识别。群体行为识别以人群动作作为研究对象,对其行为进行有效表示及分类,在智能监控、运动分析以及视频检索等领域有重要的应用价值。现有的算法大多以多层递归神经网络（RNN）模型作为基础,构建出可表征个体与所属群体之间关系的群体行为特征,但是未能充分考虑个体之间的相互影响,致使识别精度较低。为此,提出一种基于非局部卷积神经网络的群体行为识别模型,充分利用个体间上下文信息,有效提升了群体行为识别准确率。方法 所提模型采用一种自底向上的方式来同时对个体行为与群体行为进行分层识别。首先从原始视频中沿着个人运动的轨迹导出个体附近的图像区块;随后使用非局部卷积神经网络（CNN）来提取包含个体间影响关系的静态特征,紧接着将提取到的个体静态特征输入多层长短期记忆（LSTM）时序模型中,得到个体动态特征并通过个体特征聚合得到群体行为特征;最后利用个体、群体行为特征同时完成个体行为与群体行为的识别。结果 本文在国际通用的Volleyball Dataset上进行实验。实验结果表明,所提模型在未进行群体精细划分条件下取得了77.6%的准确率,在群体精细划分的条件下取得了83.5%的准确率。结论 首次提出了面向群体行为识别的非局部卷积网络,并依此构建了一种非局部群体行为识别模型。所提模型通过考虑个体之间的相互影响,结合个体上下文信息,可从训练数据中学习到更具判别性的群体行为特征。该特征既包含个体间上下文信息、也保留了群体内层次结构信息,更有利于最终的群体行为分类。     

深度卷积神经网络的汽车车型识别方法

针对现有汽车车型识别方法计算量大、提取特征复杂等问题,提出一种基于深度卷积神经网络的汽车车型识别方法。该方法借助于深度学习,对经典的卷积神经网络做出改进并得到由多个卷积层和次抽样层构成的深度卷积神经网络。根据五种车型的分类结果,表明该方法在识别率方面较传统方法有明显的提高。实验还研究了网络层数、卷积核大小、特征维数对深度卷积神经网络的性能和识别率的影响。     

基于深度时空卷积神经网络的人群异常行为检测和定位

针对公共场合人群异常行为检测准确率不高和训练样本缺乏的问题,提出一种基于深度时空卷积神经网络的人群异常行为检测和定位的方法。首先针对监控视频中人群行为的特点,综合利用静态图像的空间特征和前后帧的时间特征,将二维卷积扩展到三维空间,设计面向人群异常行为检测和定位的深度时空卷积神经网络;为了定位人群异常行为,将视频分成若干子区域,获取视频的子区域时空数据样本,然后将数据样本输入设计的深度时空卷积神经网络进行训练和分类,实现人群异常行为的检测与定位。同时,为了解决深度时空卷积神经网络训练时样本数量不足的问题,设计一种迁移学习的方法,利用样本数量多的数据集预训练网络,然后在待测试的数据集中进行微调和优化网络模型。实验结果表明,该方法在UCSD和subway公开数据集上的检测准确率分别达到了99%和93%以上。     

基于深度卷积自编码神经网络的手写数字识别研究

针对提高不同笔体下的手写识别准确率进行了研究,将深度卷积神经网络与自动编码器相结合,设计卷积自编码器网络层数,形成深度卷积自编码神经网络。首先采用双线性插值方法分别对MNIST数据集与一万幅自制中国大学生手写数字图片进行图像预处理,然后先使用单一MNIST数据集对深度卷积自编码神经网络进行训练与测试;最后使用MNIST与自制数据集中5 000幅混合,再次训练该网络,对另外5 000幅进行测试。实验数据表明,所提深度卷积自编码神经网络在MNIST测试集正确率达到99.37%,有效提高了准确率;且5 000幅自制数据集模型测试正确率达99.33%,表明该算法实用性较强,在不同笔体数字上得到了较高的识别准确率,模型准确有效。     

基于深度卷积神经网络的行人检测

行人检测一直是目标检测研究与应用中的热点。目前行人检测主要通过设计有效的特征提取方法建立对行人特征的描述,然后利用分类器实现二分类。卷积神经网络作为深度学习的重要组成,在图像、语音等领域得到了成功应用。针对人工设计的特征提取方法难以有效表达复杂环境下行人特征的问题,提出采用多层网络构建深度卷积神经网络实现对行人检测的方法。系统分析了卷积神经网络层数、卷积核大小、特征维数等对识别效果的影响,优化了网络参数。实验结果表明该方法对于行人检测具有很高的识别率,优于传统方法。     

基于双向长短期记忆神经网络的老挝语分词方法

作为语言最小独立运行且有意义的单位,将连续型的老挝语划分成词是非常有必要的。提出一种基于双向长短期记忆BLSTM神经网络模型的老挝语分词方法,使用包含913 487个词的人工分词语料来训练模型,将老挝语分词任务转化为基于音节的序列标注任务,即将老挝语音节标注为词首(B)、词中(M)、词尾(E)和单独成词(S)4个标签。首先将老挝语句子划分成音节并训练成向量,然后把这些向量作为BLSTM神经网络模型的输入来预估该音节所属标签,再使用序列推断算法确定其标签,最后使用人工标注的分词语料进行实验。实验表明,基于双向长短期记忆神经网络的老挝语分词方法在准确率上达到了87.48%,效果明显好于以往的分词方法。     

A study of deep neural networks for human activity recognition

Human activity recognition and deep learning are two fields that have attracted attention in recent years. The former due to its relevance in many application domains, such as ambient assisted living or health monitoring, and the latter for its recent and excellent performance achievements in different domains of application such as image and speech recognition. In this article, an extensive analysis among the most suited deep learning architectures for activity recognition is conducted to compare its performance in terms of accuracy, speed, and memory requirements. In particular, convolutional neural networks (CNN), long short-term memory networks (LSTM), bidirectional LSTM (biLSTM), gated recurrent unit networks (GRU), and deep belief networks (DBN) have been tested on a total of 10 publicly available datasets, with different sensors, sets of activities, and sampling rates. All tests have been designed under a multimodal approach to take advantage of synchronized raw sensor' signals. Results show that CNNs are efficient at capturing local temporal dependencies of activity signals, as well as at identifying correlations among sensors. Their performance in activity classification is comparable with, and in most cases better than, the performance of recurrent models. Their faster response and lower memory footprint make them the architecture of choice for wearable and IoT devices.     

基于深度卷积神经网络的数字调制方式识别

针对非协作通信条件下信号调制方式识别问题,提出了一种基于深度神经网络的调制方式自动识别新方法。该方法对接收到的信号进行预处理,生成星座图,并将星座图形状作为深度卷积神经网络的输入,根据训练好的网络模型对调制信号进行分类识别。与以往的识别方法相比,该方法利用卷积神经网络自动学习各种数字调制信号的星座图特征,克服了特征提取困难,通用性不强,抗噪声性能差等缺点,处理流程简单,并对星座图的形变具有不敏感性。针对4QAM、16QAM和64QAM三种典型的数字调制方式,进行了仿真实验,当信噪比大于4时,调制方式的识别正确率大于95％,实验结果表明,基于深度卷积神经网络的信号调制方式识别方法是有效的。     

改进的弹性网模型在深度神经网络中的应用

由于具有较高的模型复杂度，深层神经网络容易产生过拟合问题，为了减少该问题对网络性能的不利影响，提出一种基于改进的弹性网模型的深度学习优化方法。首先，考虑到变量之间的相关性，对弹性网模型中的L1范数的不同变量进行自适应加权，从而得到L2范数与自适应加权的L1范数的线性组合。其次，将改进的弹性网络模型与深度学习的优化模型相结合，给出在这种新正则项约束下求解神经网络参数的过程。然后，推导出改进的弹性网模型在神经网络优化中具有群组选择能力和Oracle性质，进而从理论上保证该模型是一种更加鲁棒的正则化方法。最后，在多个回归问题和分类问题的实验中，相对于L1、L2和弹性网正则项，该方法的回归测试误差可分别平均降低87.09、88.54和47.02，分类测试准确度可分别平均提高3.98、2.92和3.58个百分点。由此，在理论和实验两方面验证了改进的弹性网模型可以有效地增强深层神经网络的泛化能力，提升优化算法的性能，解决深度学习的过拟合问题。     

基于改进的深度卷积神经网络的人体动作识别方法

针对现有的动作识别算法的特征提取复杂、识别率低等问题,提出了基于批归一化变换(batch normalization)与GoogLeNet网络模型相结合的网络结构,将图像分类领域的批归一化思想应用到动作识别领域中进行训练算法改进,实现了对视频动作训练样本的网络输入进行微批量(mini-batch)归一化处理。该方法以RGB图像作为空间网络的输入,光流场作为时间网络输入,然后融合时空网络得到最终动作识别结果。在UCF101和HMDB51数据集上进行实验,分别取得了93.50%和68.32%的准确率。实验结果表明,改进的网络架构在视频人体动作识别问题上具有较高的识别准确率。     

基于结构感知深度神经网络的显著性对象检测算法

由于现有的基于深度神经网络的显著性对象检测算法忽视了对象的结构信息,使得显著性图不能完整地覆盖整个对象区域,导致检测的准确率下降。针对此问题,提出一种结构感知的深度显著性对象检测算法。算法基于一种多流结构的深度神经网络,包括特征提取网络、对象骨架检测子网络、显著性对象检测子网络和跨任务连接部件四个部分。首先,在显著性对象子网络的训练和测试阶段,通过对象骨骼检测子网络学习对象的结构信息,并利用跨任务连接部件使得显著性对象检测子网络能自动编码对象骨骼子网络学习的信息,从而感知对象的整体结构,克服对象区域检测不完整问题;其次,为了进一步提高所提方法的准确率,利用全连接条件随机场对检测结果进行进一步的优化。在三个公共数据集上的实验结果表明,该算法在检测的准确率和运行效率上均优于现有存在的基于深度学习的算法,这也说明了在深度神经网络中考虑对象结构信息的捕获是有意义的,可以有助于提高模型准确率。