光伏板缺陷分类的原型网络改进

在光伏板缺陷分类领域中,传统的缺陷分类手段和新兴的机器学习方法都存在局限性,不足以满足光伏板缺陷分类需求,急需更可靠的解决方案.近些年来小样本学习以其能在有限量数据下快速学习并泛化到新任务的特点,逐渐在各领域兴起,给缺陷技术的优化带来新的思路.在这里,以典型的小样本学习方法——原型网络方法为基础,提出了基于改进的原型网络的光伏板缺陷分类方法.该方法调整了训练模式,通过改进模型主干网络和相似性度量标准来有效解决原型网络对复杂样本的特征嵌入能力较差和模型精度一般的问题,方法在经典的光伏板缺陷数据集进行了多次对比实验.结果表明:改进方法的实验耗时大大缩短,模型精度得到提高.     

基于深度学习的太阳能电池片表面缺陷检测方法

目前对太阳能电池片的缺陷检测仍依赖人工完成,很难通过传统的CCD成像系统自动识别.作为一种多层神经网络学习算法,深度学习因对输入样本数据强大的特征提取能力而受到广泛关注.文中提出一种基于深度学习的太阳能电池片表面缺陷检测方法,该方法首先根据样本特征建立深度置信网络(DBN),并训练获取网络的初始权值;然后通过BP算法微调网络参数,取得训练样本到无缺陷模板之间的映射关系;最后利用重构图像与缺陷图像之间的对比关系,实现测试样本的缺陷检测.实验表明DBN能较好地建立上述映射关系,且准确、快速地进行缺陷检测.     

小样本SAR图像分类方法综述

合成孔径雷达（synthetic aperture radar,SAR）图像分类作为SAR图像应用的重要底层任务受到了广泛关注与研究。SAR图像分类是处理和分析遥感图像的重要手段,在环境监测、目标侦察和地质勘探等任务中发挥着关键作用,但是目前基于深度学习的SAR图像分类任务存在小样本问题。本文针对小样本SAR图像分类方法进行全面的论述和分析。1）介绍了SAR图像分类任务的重要性和早期的SAR图像分类方法,并阐述了小样本SAR图像分类任务的必要性。2）介绍了小样本SAR图像分类任务的定义、常用的数据集、评价指标和应用。3）整理了各类方法的贡献点和使用的数据集,将已有的小样本SAR图像分类方法分为基于迁移学习的方法、基于元学习的方法、基于度量学习的方法和综合性方法4类。根据分类总结了4类方法存在的缺陷,为后续工作提供了一定的参考。在统一的框架内测试了16种可见光数据集方法迁移到SAR图像数据集上的分类性能,并从分类精度和运行时间两个方面综合评估了小样本学习模型迁移效果。该项工作利用SAR图像分类通用数据集MSTAR（moving and stationary target acquisition and recognition）完成,极大地补充了小样本SAR图像分类任务的测评基准。4）对小样本SAR图像分类方法的发展趋势进行了展望,提出了未来可能的一些严峻挑战。     

基于深度神经网络的少样本学习综述

如何从少数训练样本中学习并识别新的类别对于深度神经网络来说是一个具有挑战性的问题。针对如何解决少样本学习的问题,全面总结了现有的基于深度神经网络的少样本学习方法,涵盖了方法所用模型、数据集及评估结果等各个方面。具体地,针对基于深度神经网络的少样本学习方法,提出将其分为数据增强方法、迁移学习方法、度量学习方法和元学习方法四种类别;对于每个类别,进一步将其分为几个子类别,并且在每个类别与方法之间进行一系列比较,以显示各种方法的优劣和各自的特点。最后强调了现有方法的局限性,并指出了少样本学习研究领域未来的研究方向。     

基于YOLOv3-tiny的列车轮对踏面缺陷定位与测量方法

针对基于深度学习的轮对踏面缺陷检测算法中检测框尺寸精度不足的问题,文章提出一种结合YOLOv3-tiny与传统图像算法的踏面缺陷检测算法,以实现低CPU消耗的列车轮对踏面缺陷快速定位与几何参数的精确测量.其首先对工业场景下获取到的小样本进行图像增强,然后采用YOLOv3-tiny算法对踏面缺陷进行迁移学习,实现缺陷的粗...     

一种基于伪标签的深度迁移学习算法

深度学习的成功依赖于海量的训练数据，然而获取大规模有标注的数据并不容易，成本昂贵且耗时；同时由于数据在不同场景下的分布有所不同，利用某一特定场景的数据集所训练出的模型往往在其他场景表现不佳。迁移学习作为一种将知识从一个领域转移到另一个领域的方法，可以解决上述问题。深度迁移学习则是在深度学习框架下实现迁移学习的方法。提出一种基于伪标签的深度迁移学习算法，该算法以ResNet-50为骨干，通过一种兼顾置信度和类别平衡的样本筛选机制为目标域样本提供伪标签，然后进行自训练，最终实现对目标域样本准确分类，在Office-31数据集上的三组迁移学习任务中，平均准确率较传统算法提升5.0%。该算法没有引入任何额外网络参数，且注重源域数据隐私，可移植性强，具有一定的实用价值。     

基于MAE预训练的深度学习缺陷检测网络研究

目前,自动光学检测（AutomatedOpticalInspection,AOI）技术已经应用于各个工业领域,但是传统的AOI缺陷检测算法已经不能满足复杂的工业缺陷检测需求。随着深度学习的发展,表面缺陷检测作为深度学习的一个分支,受到人们越来越广泛的关注。笔者在研究缺陷检测的难点之后提出了基于掩码自编码器（MaskedAutoEncoder,MAE）预训练方式的两阶段深度学习表面缺陷检测网络。首先介绍了相关的缺陷检测网络,其次阐述了所提两阶段缺陷检测网络的结构,最后通过多组对比实验检验模型的性能。     

小样本目标检测研究综述

目标检测是计算机视觉方向的热点领域,其通常需要大量的标注图像用于模型训练,这将花费大量的人力和物力来实现。同时,由于真实世界中的数据存在固有的长尾分布,大部分对象的样本数量都比较稀少,比如众多非常见疾病等,很难获得大量的标注图像。小样本目标检测只需要提供少量的标注信息,就能够检测出感兴趣的对象,对小样本目标检测方法做了详细综述。首先回顾了通用目标检测的发展及其存在的问题,从而引出小样本目标检测的概念,对同小样本目标检测相关的其他任务做了区分阐述。之后介绍了现有小样本目标检测基于迁移学习和基于元学习的两种经典范式。根据不同方法的改进策略,将小样本目标检测分为基于注意力机制、图卷积神经网络、度量学习和数据增强四种类型,对这些方法中使用到的公开数据集和评估指标进行了说明,对比分析了不同方法的优缺点、适用场景以及在不同数据集上的性能表现。最后讨论了小样本目标检测的实际应用领域和未来的研究趋势。     

深度度量学习视频指纹算法

在满足鲁棒性、独特性前提下,为了提高视频指纹系统紧凑性,提出一种端到端的深度度量学习视频指纹算法.网络整体框架由权值共享的三分支网络组成,分支网络采用改进的3D残差网络将多层特征融合并进行压缩,实现视频数据到指纹的端到端映射.网络目标函数由度量和分类双损失函数组成,其中,设计的边界约束三元组角度度量损失函数克服了普通三元组损失函数对特征相关性表达不足的问题;分类损失函数弥补了度量损失对样本特征整体分布不敏感的问题.在公开数据集FCVID上对文中算法、传统方法和深度方法进行了大量实验.结果表明,深度度量学习视频指纹算法在鲁棒性、独特性提高的同时紧凑性显著提高.     

一种基于损失预测的双主动域适应算法研究

近年来深度学习在图像分类任务上取得了显著效果,但通常要求大量人工标记数据,模型训练成本很高.因此,领域自适应等小样本学习方法成为当前研究热点.通常,域适应方法利用源域的经验知识也仅能一定程度降低对目标域标记数据的依赖,因此可以引入主动学习方法对样本价值进行评估并做筛选,从而进一步降低标记成本.本文将典型样本价值估计模型引入域适应学习,结合特征迁移思路,提出了双主动域适应学习算法D＿Ac T(Dual active domain adaptation).该算法同时对源域与目标域数据进行价值度量,并挑选最具训练价值的样本,在保证模型精度的前提下,大幅度减少了模型对标签数据的需求.具体而言,首先利用极大极小熵和核心集采样方法,用主动学习价值评估模型挑选目标域样本,得到单主动域适应算法S＿Ac T (Single active domain adaptation).随后利用损失预测策略,将价值评估策略适配至源域,进一步提升迁移学习知识复用有效性,降低模型训练成本.本文在常用的四个图像迁移数据集进行了测试,将所提两个算法和传统主动迁移学习及半监督迁移学习算法进行了实验对比.结果表明双主动域适应方...     

基于深度网络的快速少样本学习算法

少样本学习方法模拟人类从少量样本中学习的认知过程,已成为机器学习研究领域的热点.针对目前少样本学习迭代过程的任务量较大、过拟合现象严重等问题,文中提出基于深度网络的快速少样本学习算法.首先,利用核密度估计和图像滤波方法向训练集加入多种类型的随机噪声,生成支持集和查询集.再利用原型网络提取支持集和查询集图像特征,并根据Bregman散度,以每类支持集支持样本的中心点作为类原型.然后,使用L2范数度量支持集与查询图像的距离,利用交叉熵反馈损失,生成多个异构的基分类器.最后,采用投票机制融合基分类器的非线性分类结果.实验表明,文中算法能加快少样本学习收敛速度,分类准确率较高,鲁棒性较强.     

基于少样本学习的通用隐写分析方法

近年来,深度学习在图像隐写分析任务中表现出了优越的性能.目前,大多数基于深度学习的图像隐写分析模型为专用型隐写分析模型,只适用于特定的某种隐写术.使用专用隐写分析模型对其他隐写算法的隐写图像进行检测,则需要该隐写算法的大量载密图像作为数据集对模型进行重新训练.但在实际的通用隐写分析任务中,隐写算法的大量载密图像数据集是难以得到的.如何在极少隐写图像样本的情况下训练通用隐写分析模型是一个极大的挑战.对此,受少样本学习领域研究成果的启发,提出了基于转导传播网络的通用隐写分析方法.首先,在已有的少样本学习分类框架上改进了特征提取部分,设计了多尺度特征融合网络,使少样本分类模型能够提取到更多的隐写分析特征,使其可用于基于秘密噪声残差等弱信息的分类任务;其次,针对少样本隐写分析模型难收敛的问题,提出了预训练初始化的方式得到具有先验知识的初始模型;然后,分别训练了频域和空域的少样本通用隐写分析模型,通过自测和交叉测试,结果表明,检测平均准确率在80%以上;接着,在此基础上,采用数据集增强的方式重新训练了频域、空域少样本通用隐写分析模型,使少样本通用隐写分析模型检测准确率与之前相比提高到87%以上;...     

融合人眼特征与深度学习的疲劳驾驶检测模型

针对现有疲劳驾驶检测技术不能有效平衡准确性和实时性的问题,通过融合人眼特征与深度学习,构建一种新的疲劳驾驶检测模型。设计GP-VGG16网络进行眼部状态识别,通过将人工先验信息集成到轻量级深度网络中,提高眼部状态识别的准确性、稳定性和实时性。在此基础上,利用眼部特征-疲劳等级模型将疲劳状态划分为9个等级,定量估计驾驶员状态,同时基于少样本学习建立高效的自动标签生成网络,减少对大量无标签驾驶数据的语义标注。实验结果表明,该模型的准确率达到97.1%,运行速度达到39.96 frame/s,能够有效提高驾驶员疲劳状态识别的准确性与时效性。     

面向网络社交媒体的少样本新冠谣言检测

在社交媒体上发布和传播有关新冠的谣言对民生、经济、社会等都产生了严重影响,因此通过机器学习和人工智能技术开展新冠谣言检测具有重要的研究价值和社会意义.现有谣言检测研究,一般假定进行建模和预测的事件已有充足的有标签数据,但对于新冠这类突发事件,由于可训练样本较少,所以此类模型存在局限性.该文聚焦少样本谣言检测问题,旨在使...     

面向小样本的恶意软件检测综述

恶意软件检测是网络空间安全研究中的热点问题, 例如Windows恶意软件检测和安卓恶意软件检测等. 随着机器学习和深度学习的发展, 一些在图像识别、自然语言处理领域的杰出算法被应用到恶意软件检测, 这些算法在大量数据下表现出了优异的学习性能. 但是, 恶意软件检测中有一些具有挑战性的问题仍然没有被有效解决, 例如, 基于少量新颖类型的恶意软件, 常规的学习方法无法实现有效检测. 因此, 小样本学习(few-shot learning, FSL)被用于解决面向小样本的恶意软件检测(few-shot for malware detection, FSMD)问题. 通过相关文献, 提取出FSMD的问题定义和一般流程. 根据方法原理, 将FSMD方法分为: 基于数据增强的方法、基于元学习的方法和多技术结合的混合方法, 并讨论每类FSMD方法的特点. 最后, 提出对FSMD的背景、技术和应用的展望.     

多源域混淆的双流深度迁移学习

目的 针对深度学习严重依赖大样本的问题,提出多源域混淆的双流深度迁移学习方法,提升了传统深度迁移学习中迁移特征的适用性。方法 采用多源域的迁移策略,增大源域对目标域迁移特征的覆盖率。提出两阶段适配学习的方法,获得域不变的深层特征表示和域间分类器相似的识别结果,将自然光图像2维特征和深度图像3维特征进行融合,提高小样本数据特征维度的同时抑制了复杂背景对目标识别的干扰。此外,为改善小样本机器学习中分类器的识别性能,在传统的softmax损失中引入中心损失,增强分类损失函数的惩罚监督能力。结果 在公开的少量手势样本数据集上进行对比实验,结果表明,相对于传统的识别模型和迁移模型,基于本文模型进行识别准确率更高,在以DenseNet-169为预训练网络的模型中,识别率达到了97.17%。结论 利用多源域数据集、两阶段适配学习、双流卷积融合以及复合损失函数,构建了多源域混淆的双流深度迁移学习模型。所提模型可增大源域和目标域的数据分布匹配率、丰富目标样本特征维度、提升损失函数的监督性能,改进任意小样本场景迁移特征的适用性。     

基于深度学习的人体行为识别综述

人体行为识别旨在对视频监控中的人体行为进行检索并识别,是人工智能领域的研究热点。基于传统方法的人体行为识别算法存在对样本数据依赖大、易受环境噪声影响等不足。为解决此问题,许多适用于不同应用场景的基于深度学习的人体行为识别算法被提出。介绍了人体行为识别任务中传统特征提取方法和基于深度学习的特征提取方法;从性能和应用两方面对基于深度学习的人体行为识别算法进行总结,重点分析了基于3D卷积神经网络、混合网络、双流卷积神经网络和少样本学习（few-shot learning,FSL）的人体行为识别方法及其在UCF101和HMDB51数据集上的表现;在深度学习的基础上,归纳了主流模型迁移方法的优缺点及其有效性;总结了现有基于深度学习的人体行为识别算法存在的不足,并讨论了以元学习（meta-learning）和transformer为代表的FSL算法将成为未来模型主流算法的可能性,同时对未来基于深度学习的人体行为识别算法的发展方向进行展望。     

小样本条件下的带钢表面缺陷检测

针对工业场景下带钢表面缺陷样本少、缺陷尺寸大小不一等问题, 提出一种适用于小样本条件下的带钢表面缺陷检测网络. 首先, 算法以YOLOv5s框架为基础, 设计一种融合注意力机制的多尺度路径聚合网络作为模型的颈部, 增强模型对缺陷目标的多尺度预测能力; 其次, 提出一种自适应解耦检测结构, 缓解小样本情况下分类和定位任务之间的矛盾; 最后, 提出一种融合Wasserstein距离的边界框回归损失函数, 提升模型对小目标缺陷的检测精度. 实验表明, 在构建的小样本带钢表面缺陷数据集上, 本文模型的检测性能优于其他小样本检测模型, 更适用于工业环境下的小样本缺陷检测任务.