整合全局—局部度量学习的人体目标再识别

目的 人体目标再识别的任务是匹配不同摄像机在不同时间、地点拍摄的人体目标。受光照条件、背景、遮挡、视角和姿态等因素影响,不同摄相机下的同一目标表观差异较大。目前研究主要集中在特征表示和度量学习两方面。很多度量学习方法在人体目标再识别问题上了取得了较好的效果,但对于多样化的数据集,单一的全局度量很难适应差异化的特征。对此,有研究者提出了局部度量学习,但这些方法通常需要求解复杂的凸优化问题,计算繁琐。方法 利用局部度量学习思想,结合近几年提出的XQDA（cross-view quadratic discriminant analysis）和MLAPG（metric learning by accelerated proximal gradient）等全局度量学习方法,提出了一种整合全局和局部度量学习框架。利用高斯混合模型对训练样本进行聚类,在每个聚类内分别进行局部度量学习;同时在全部训练样本集上进行全局度量学习。对于测试样本,根据样本在高斯混合模型各个成分下的后验概率将局部和全局度量矩阵加权结合,作为衡量相似性的依据。特别地,对于MLAPG算法,利用样本在各个高斯成分下的后验概率,改进目标损失函数中不同样本的损失权重,进一步提高该方法的性能。结果 在VIPeR、PRID 450S和QMUL GRID数据集上的实验结果验证了提出的整合全局—局部度量学习方法的有效性。相比于XQDA和MLAPG等全局方法,在VIPeR数据集上的匹配准确率提高2.0%左右,在其他数据集上的性能也有不同程度的提高。另外,利用不同的特征表示对提出的方法进行实验验证,相比于全局方法,匹配准确率提高1.3%~3.4%左右。结论 有效地整合了全局和局部度量学习方法,既能对多种全局度量学习算法的性能做出改进,又能避免局部度量学习算法复杂的计算过程。实验结果表明,对于使用不同的特征表示,提出的整合全局—局部度量学习框架均可对全局度量学习方法做出改进。     

基于样本正态性重采样的改进KISSME行人再识别算法

跨场景行人再识别方法的关键在于特征识别和度量模型的建立,而这两方面的问题都受到图像样本分布的局限,进而使得模型参数的估计出现过拟合现象。针对以上跨场景的行人再识别问题,提出了一种基于半监督的改进KISSME算法。该算法在KISSME学习算法的基础上,根据样本数据的正态分布特性进行重采样,并通过构建循环优化的学习方式弱化模型的拟合强度,增强度量模型的泛化能力,以此建立泛化后的度量模型。再通过联合KISSME度量,构建改进的半监督度量模型。最后,利用行人再识别通用公开数据集VIPeR对改进算法的有效性进行验证,并与SLDDL、RDC、ITML、PCCA、QARR-RSVM和KISSME等算法精度相比较,实验结果表明基于半监督的改进KISSME算法在不同排名下都有明显的优势,尤其在rank-1识别精度上,相较于现有的KISSME算法提升了3.14%,充分验证了该算法的有效性。     

基于视觉信息积累的行人重识别网络

在以往的行人重识别方法中,绝大部分的工作集中于图像注意力区域的学习,却忽视了非注意力区域对最终特征学习的影响,如果在关注图像注意力区域的同时加强非注意力区域的特征学习,可进一步丰富最终的行人特征,有利于行人身份信息的准确识别。基于此,提出了视觉信息积累网络(VIA Net),该网络整体采用两分支结构,一个分支倾向于学习图像的全局特征,另一个分支则拓展为多分支结构,通过结合注意力区域和非注意力区域的特征逐步加强局部特征的学习,实现视觉信息的积累,进一步丰富特征信息。实验结果表明,在Market-1501等行人重识别数据集上,所提出的VIA Net网络达到了较高的实验性能;同时,在In-Shop Clothes Retrieval数据集上的实验证明：该网络也适用于一般的图像检索任务,具有一定的通用性。     

基于辨识特征后融合的行人再识别

跨摄像机行人因光照、视角、姿态的差异,会使其外观变化显著,给行人再识别的研究带来严峻挑战。基于多特征融合和距离度量学习技术,提出辨识特征后融合的算法,并将其应用于行人再识别中。首先,对跨摄像机行人样本图像分别提取局部最大出现频次(LOMO)特征和基于显著颜色名称的颜色描述子(SCNCD)特征,表示跨摄像机行人的外观;然后,基于所提取的LOMO和SCNCD特征,分别去训练跨视图二次判别分析(XQDA)距离度量学习模型,分别获取跨摄像机每对行人每个特征优化的距离。最后,应用最小最大标准化距离融合的算法,获取跨摄像机行人最终的距离,用于跨摄像机行人的匹配。在具有挑战的VIPeR和PRID450S两个公开数据集上进行实验,实验结果表明所提出的行人再识别算法有效地提高了行人再识别的准确率。     

自适应感受野网络的行人重识别

行人重识别通常删除特征提取网络中的最后一个空间下采样操作,以增加最后输出特征图的分辨率,保留更多的细粒度特征.然而,这种操作会大幅减小神经网络的感受野,而更大的感受野可以为行人重识别提供更多的上下文信息.同时,在实际的视觉皮层中,相同区域的神经元的感受野是不同的,但当前行人重识别网络的设计大多忽视了这一点.为了解决上述问题,提出一种新颖的自适应感受野网络.网络的设计受启发于生物的视觉系统,通过在多分支网络上设置不同大小的感受野,结合注意力机制让网络自行选择合适的感受野特征,从而实现网络感受野的自适应,并且采用分组卷积使得自适应感受野模块更加轻量级.同时在各个分支利用空洞卷积增大感受野,补偿删除最后下采样操作所减少的网络感受野.在公开的大规模数据集上进行实验,实验结果表明,所提出的算法相比于基线方法有显著的提升,当使用ResNet-50作为特征提取网络时,在DukeMTMC-reID、Market-1501数据集上的Rank-1和mAP分别达到89.2%和76.0%、95.2%和87.2%.与现有方法相比,所提出算法在精度上有明显的提升.     

基于单标注样本的多损失学习与联合度量视频行人重识别

为解决行人重识别标注成本巨大的问题,提出了基于单标注样本的多损失学习与联合度量视频行人重识别方法.针对标签样本数量少,得到的模型不够鲁棒的问题,提出了多损失学习(MLL)策略:在每次训练过程中,针对不同的数据,采用不同的损失函数进行优化,提高模型的判别力.其次,在标签估计时,提出了一个联合距离度量(JDM),该度量将样...     

换装行人重识别研究进展

行人重识别旨在建立目标行人在多个无交叉覆盖监控区域间的身份联系,在智慧城市、司法侦查和监控安全等领域具有重要应用价值。传统行人重识别方法针对短时间跨度场景,依赖行人外观特征的稳定不变性,旨在克服光照差异、视角变化和物体遮挡等挑战。与之不同,换装行人重识别针对长时间跨度场景,除受限于上述挑战还面临换装带来的外观变化问题,是近几年的一个研究难点和热点。围绕换装行人重识别,本文从数据集和解决方法两个方面综述国内外研究进展,探讨面临的挑战和难点。首先,梳理并比较了当前针对换装行人重识别的数据集,从采集方式、行人及样本数量等方面分析其挑战性和面临的局限性。然后,在简单回顾换装行人重识别发展历史的基础上,将其归纳为基于非视觉传感器的方法和基于视觉相机的方法两类。针对基于非视觉传感器的方法,介绍了深度传感器、射频信号等在换装行人重识别中的应用。针对基于视觉相机的方法,详细阐述了基于显式特征设计与提取的方法、基于特征解耦的方法和基于隐式数据驱动自适应学习的方法。在此基础上,探讨了当前换装行人重识别面临的问题并展望未来的发展趋势,旨在为相关研究提供参考。     

联合增强局部最大发生特征和k-KISSME 度量学习的行人再识别

摘要：行人再识别是一种在监控视频中自动搜索行人的重要技术,该技术包含特征表示 和度量学习2 部分。有效的特征表示应对光线和视角变化具有鲁棒性,具有判别性的度量学习 能够提高行人图像的匹配精度。但是,现有的特征大多都是基于局部特征表示或者全局特征表 示,没有很好的集成行人外观的精细细节和整体外观信息且度量学习通常是在线性特征空间进 行,不能高效地利用特征空间中的非线性结构。针对该问题,设计了一种增强局部最大发生的 有效特征表示(eLOMO)方法,可以实现行人图像精细细节和整体外观信息的融合,满足人类视 觉识别机制;并提出一种被核化的KISSME 度量学习(k-KISSME)方法,其计算简单、高效,只 需要对2 个逆协方差矩阵进行估计。此外,为了处理光线和视角变化,应用了Retinex 变换和 尺度不变纹理描述符。实验表明该方法具有丰富和完整的行人特征表示能力,与现有主流方法 相比提高了行人再识别的识别率。     

多形状局部区域神经网络结构的行人再识别

目的 目前,行人再识别领域将行人图像的全局和局部特征相结合的方法已经成为基本的解决方法。现有的基于局部特征的方法更多的是侧重于定位具有特定的语义区域,这样增加了学习难度,并且对于差异较大的图像场景不具有鲁棒性。为了解决上述问题,通过对网络结构进行改进提出一种多形状局部区域网络（MSPN）结构,它具有多分支并将横向和纵向条状的特征作为局部特征,能够端到端进行训练。方法 网络的多个分支设计可以同时获得多粒度和多形状的局部特征,其中一个分支表示全局特征的学习,两个分支表示横条状不同粒度的局部特征学习,最后一个分支表示竖条状局部特征学习。网络不再学习定位具有特定语义的区域,而是将图像提取的特征切分成横向和竖向的若干条作为局部特征。不同分支条的形状和数量不一致,最后获得不同粒度或不同形状的局部特征信息。因为切分方向的不同,多粒度多形状的局部特征缓解了行人在不同图像中无法对齐的问题。结果 在包括Market-1501、DukeMTMC-ReID和CUHK03在内的主流评估数据集上的综合实验表明,多形状局部区域神经网络和现有的主要方法相比具有更好的表现。其中在数据集Market-1501上达到84.57%的平均准确率（mAP）和94.51%的rank-1准确率。结论 多形状局部区域网络能够学习得到判别能力更强的深度学习模型,从而有效地提升行人再识别的准确率。     

面向跨模态行人重识别的单模态自监督信息挖掘

目的 在智能监控视频分析领域中,行人重识别是跨无交叠视域的摄像头匹配行人的基础问题。在可见光图像的单模态匹配问题上,现有方法在公开标准数据集上已取得优良的性能。然而,在跨正常光照与低照度场景进行行人重识别的时候,使用可见光图像和红外图像进行跨模态匹配的效果仍不理想。研究的难点主要有两方面:1)在不同光谱范围成像的可见光图像与红外图像之间显著的视觉差异导致模态鸿沟难以消除;2)人工难以分辨跨模态图像的行人身份导致标注数据缺乏。针对以上两个问题,本文研究如何利用易于获得的有标注可见光图像辅助数据进行单模态自监督信息的挖掘,从而提供先验知识引导跨模态匹配模型的学习。方法 提出一种随机单通道掩膜的数据增强方法,对输入可见光图像的3个通道使用掩膜随机保留单通道的信息,使模型关注提取对光谱范围不敏感的特征。提出一种基于三通道与单通道双模型互学习的预训练与微调方法,利用三通道数据与单通道数据之间的关系挖掘与迁移鲁棒的跨光谱自监督信息,提高跨模态匹配模型的匹配能力。结果 跨模态行人重识别的实验在“可见光—红外”多模态行人数据集SYSU-MM01(Sun Yat-Sen University Multi...     

两路互补对称CNN结构的行人再识别

目的 行人再识别的任务是研究如何在海量监控数据中准确地识别出某个特定场合中曾经出现过的人,已成为公共安全领域中一项新的且具有挑战性的研究课题。其挑战在于,行人在图像中有较大的姿态、视角、光照等变化,这些复杂的变化会严重影响行人再识别性能。近年来,以卷积神经网络（CNN）为代表的深度学习方法在计算机视觉领域取得了巨大的成功,也带动了行人再识别领域的相关研究。CNN有效地克服了行人变化,取得较高的准确率。然而,由于行人再识别数据集中行人标注量小,利用现有的一路CNN模型,其训练过程并不够充分,影响了深度学习模型的鉴别能力。为了解决上述问题,通过对网络结构进行改进,提出一种两路互补对称的CNN结构用于行人再识别任务。方法 本文方法每次同时输入两路样本,其中每路样本之间具有互补特性,此时在有限的训练样本下,输入的组合会更加多样化,CNN模型的训练过程更加丰富。结果 对本文提出的方法在两个公开的大规模数据集（Market-1501和DukeMTMC-reID）上进行实验评估,相比于基线方法有稳定的提升,相比于现存的其他一些方法,其结果也有竞争力。在Market-1501数据集上,1选识别正确率和平均精度均值分别达到了73.25%和48.44%。在DukeMTMC-reID数据集上,1选识别正确率和平均精度均值分别达到了63.02%和41.15%。结论 本文提出的两路互补对称CNN结构的行人再识别方法,能够在现有的有限训练样本下,更加充分地训练CNN模型,学习得到鉴别能力更强的深度学习模型,从而有效地提升行人再识别的性能。     

基于深度学习的行人重识别研究综述

随着深度学习的发展,研究人员开始探索将深度学习应用于行人重识别任务并提出了大量方法,随之也迎来了新的挑战。为系统地了解这一领域的研究现状和发展趋势,首先对行人重识别任务以及存在的问题进行简单介绍;其次,根据训练方式的不同,分别探讨监督学习、半监督学习/弱监督学习以及无监督学习上行人重识别任务的研究进展,并根据现有研究热度介绍生成对抗网络和注意力机制在行人重识别上的应用;之后,列举了该领域中常用的经典数据集,并对比了深度模型在这些经典数据集（Market-1501、CUHK03等）上的表现;最后,对行人重识别领域的未来方向进行了展望。     

基于支持对挖掘的主动学习行人再识别

基于监督学习的行人再识别方法需要大量人工标注的数据,对于实际应用并不适用。为了降低大规模行人再识别的标注成本,提出了一种基于支持对挖掘主动学习(support pair active learning, SPAL)的行人再识别方法。具体地,建立了一种无监督主动学习框架,在该框架中设计了一种双重不确定性选择策略迭代地挖掘支持样本对并提供给标注者标注;其次引入了一种约束聚类算法,将有标签的支持样本对的关系传播到其他无标签的样本中;最后提出了一种由无监督对比损失和监督支持样本对损失组成的混合学习策略来学习具有判别性的特征表示。在大规模行人再识别数据集MSMT17上,该方法相比于当前最先进的方法,标注成本降低了64.0%,同时mAP和rank1分别提升了11.0%和14.9%。大量实验结果表明,该方法有效地降低了标注成本并且优于目前最先进的无监督主动学习行人再识别方法。     

基于姿态对齐的行人重识别方法

行人重识别是指根据输入的某个行人图片, 在视频监控网络中对该行人目标进行检索. 行人的姿态变化和监控场景的亮度变化是该任务的两个主要挑战. 针对行人的姿态变化问题, 本文首先对训练集中行人图片进行稠密 图像块采样获得图像块集合, 然后对每一个图像块提取其局部表观空间特征, 最后在此特征集上聚类得到通用的行人部件字典. 由于该部件字典编码了行人的部件信息, 因此通过该字典内的每一个码元可以建立两幅行人图像中特定图像块之间的对应关系. 将两幅行人图片的图像块集合分别向部件字典投影, 可以获得2幅行人图片姿态对齐后的图像块序列. 针对监控场景的亮度变化问题, 本文在姿态对齐后的图像块上分别提取4种颜色描述子, 并将不同颜色描述子下的图像块相似性进行分数级组合以获得更好的亮度不变性. 其中不同颜色描述子之间的组合系数通过结构化输出支持向量机学习得到. 在常用的视点不变行人重识别(viewpoint invariant pedestrian recognition,VIPeR)数据集上的实验结果表明, 该方法在存在行人姿态变化和场景亮度变化干扰时获得了较好的行人重识别效果.     

基于图模型与加权损失策略的视频行人重识别研究

针对监控视频中行人外观、姿态相似等现象导致的视频行人重识别准确率低的问题进行了研究,提出了一种基于图模型的视频行人重识别方法,有效利用了视频中的时序信息,实现跨帧及帧内区域的信息交互。具体来说,利用跨帧分块区域间的关联信息建立区域节点间的固有关系,并进行特征传播迭代更新区域信息。另一方面,在度量学习过程中,提出了一种加权损失函数策略,这个方法将先前挖掘策略中的二进制分配法(即丢弃或保留该样本)优化为连续分数分配法,解决了可用样本未被有效利用的问题。将模型在MARS和DukeMTMC-VideoReID两个数据集上进行了评估,实验结果证实了提出方法的有效性。     

多方向显著性权值学习的行人再识别

目的 针对当前行人再识别匹配块的显著性外观特征不一致的问题,提出一种对视角和背景变化具有较强鲁棒性的基于多向显著性相似度融合学习的行人再识别算法。方法 首先用流形排序估计目标的内在显著性,并融合类间显著性得到图像块的显著性;然后根据匹配块的4种显著性分布情况,通过多向显著性加权融合建立二者的视觉相似度,同时采用基于结构支持向量机排序的度量学习方法获得各方向显著性权重值,形成图像对之间全面的相似度度量。结果 在两个公共数据库进行再识别实验,本文算法较同类方法能获取更为全面的相似度度量,具有较高的行人再识别率,且不受背景变化的影响。对VIPeR数据库测试集大小为316对行人图像的再识别结果进行了定量统计,本文算法的第1识别率(排名第1的搜索结果即为待查询人的比率)为30%,第15识别率(排名前15的搜索结果中包含待查询人的比率)为72%,具有实际应用价值。结论 多方向显著性加权融合能对图像对的显著性分布进行较为全面的描述,进而得到较为全面的相似度度量。本文算法能够实现大场景非重叠多摄像机下的行人再识别,具有较高的识别力和识别精度,且对背景变化具有较强的鲁棒性。     

基于深度学习的行人再识别技术研究综述

行人再识别（Re-id）作为智能视频监控技术之一,其目的是在不同的摄像机视图中检索出指定身份的行人,因此该项技术对维护社会治安稳定具有重大研究意义。针对传统的手工特征方法难以应对行人Re-id任务中复杂的摄像机环境的问题,大量基于深度学习的行人Re-id方法被提出,极大地推动了行人Re-id技术的发展。为了深入了解基于深度学习的行人Re-id技术,整理和分析了大量相关文献,首先从图像、视频、跨模态这3个方面展开综述性介绍,将图像行人Re-id技术分为有监督和无监督两大类并分别进行概括;然后列举了部分相关数据集,并对近年来在图像和视频数据集上的一些算法进行性能的比较与分析;最后总结了行人Re-id技术的发展难点,并深入讨论了该技术未来可能的研究方向。     

基于深度学习的行人再识别技术研究综述

行人再识别（Re-id）作为智能视频监控技术之一，其目的是在不同的摄像机视图中检索出指定身份的行人，因此该项技术对维护社会治安稳定具有重大研究意义。针对传统的手工特征方法难以应对行人Re-id任务中复杂的摄像机环境的问题，大量基于深度学习的行人Re-id方法被提出，极大地推动了行人Re-id技术的发展。为了深入了解基于深度学习的行人Re-id技术，整理和分析了大量相关文献，首先从图像、视频、跨模态这3个方面展开综述性介绍，将图像行人Re-id技术分为有监督和无监督两大类并分别进行概括；然后列举了部分相关数据集，并对近年来在图像和视频数据集上的一些算法进行性能的比较与分析；最后总结了行人Re-id技术的发展难点，并深入讨论了该技术未来可能的研究方向。     

基于增强特征融合网络的行人再识别

针对行人再识别问题,目前多数方法将行人的局部或全局特征分开考虑,从而忽略了行人整体之间的关系,即行人全局特征和局部特征之间的联系。本文提出一种增强特征融合网络(enhanced feature convergent network,EFCN)。在全局分支中,提出适用于获取全局特征的注意力网络作为嵌入特征,嵌入在基础网络模型中以提取行人的全局特征;在局部分支中,提出循环门单元变换网络(gated recurrent unit change network,GRU-CN)得到代表性的局部特征;再使用特征融合方法将全局特征和局部特征融合成最终的行人特征;最后借助损失函数训练网络。通过大量的对比实验表明,该算法网络模型在标准的Re-ID数据集上可以获得较好的实验结果。提出的增强特征融合网络能提取辨别性较强的行人特征,该模型能够应用于大场景非重叠多摄像机下的行人再识别问题,具有较高的识别能力和识别精度,且对背景变化的行人图像能提取具有较强的鲁棒性特征。