空洞可分离卷积和注意力机制的实时语义分割

目的 为满足语义分割算法准确度和实时性的要求,提出了一种基于空洞可分离卷积模块和注意力机制的实时语义分割方法。方法 将深度可分离卷积与不同空洞率的空洞卷积相结合,设计了一个空洞可分离卷积模块,在减少模型计算量的同时,能够更高效地提取特征;在网络输出端加入了通道注意力模块和空间注意力模块,增强对特征的通道信息和空间信息的表达并与原始特征融合,以进一步提高特征的表达能力;将融合的特征上采样到原图大小,预测像素类别,实现语义分割。结果 在Cityscapes数据集和CamVid数据集上进行了实验验证,分别取得70.4%和67.8%的分割精度,速度达到71帧/s,而模型参数量仅为0.66 M。在不影响速度的情况下,分割精度比原始方法分别提高了1.2%和1.2%,验证了该方法的有效性。同时,与近年来的实时语义分割方法相比也表现出一定优势。结论 本文方法采用空洞可分离卷积模块和注意力模块,在减少模型计算量的同时,能够更高效地提取特征,且在保证实时分割的情况下提升分割精度,在准确度和实时性之间达到了有效的平衡。     

基于多级特征图联合上采样的实时语义分割

视觉感知是无人驾驶技术中的重要一环,而语义分割技术又是实现视觉感知的主要技术手段之一.现在的语义分割技术多采用计算量大、内存占用高的空洞卷积来提取高分辨率特征图,从而导致现在主流的语义分割网络分割速度不足,无法有效应用于无人驾驶的场景中.针对这一问题,提出了一种实时性更好的语义分割网络.首先,采用了一种轻量级的卷积神经...     

高效率图片语义分割网络的研究与设计

针对目前卷积神经网络在图像语义分割上存在运算效率的不足,考虑实际嵌入式移动设备应用中对网络模型大小、运算速度和能耗的需求,研究和讨论了语义分割网络参数的压缩方法和网络结构的优化方式,并利用深度可分离卷积、多尺寸卷积核融合和金字塔池化的方法,提出快速、准确的小尺寸语义分割网络模型。该网络模型在Cityscapes数据集上进行训练和测试,在模型尺寸、运算时间和分割精度等方面都有良好的表现,能够同时兼顾语义分割任务中对效率和精度的要求,提高了语义分割技术在嵌入式移动设备上的实用性。     

基于可分离金字塔的轻量级实时语义分割算法

针对现有语义分割算法参数量过多、内存占用巨大导致其很难满足自动驾驶需要等现实应用的问题,提出一种基于可分离金字塔模块（SPM）的新颖、有效且轻量的实时语义分割算法。首先,利用特征金字塔形式的分解卷积和扩张卷积来构建瓶颈结构,从而以一种简单但有效的方式提取局部和上下文信息;然后,提出基于计算机视觉注意力的上下文通道注意力（CCA）模块,来利用深层语义修改浅层特征图通道权重优化分割效果。实验结果显示：所提出的算法在Cityscapes测试集上以每秒91帧的速度达到了71.86%的平均交并比（mIoU）。相较高效残差分解卷积网络（ERFNet）,所提算法mIoU提高了3.86个百分点,处理速度是其2.2倍;与最新的非局部高效实时算法（LRNNet）相比,所提算法mIoU略低0.34个百分点,但处理速度每秒上升了20帧。实验结果表明,所提算法有助于完成如自动驾驶中要求的高效、准确的街道场景图像分割任务。     

融合U-Net及MobileNet-V2的快速语义分割网络

传统U-Net网络模型大,处理图片速度慢,难以适应工业生产中实时的需求.针对该问题,设计并实现了一个轻量级全卷积语义分割网络LU-Net.LU-Net网络以U-Net框架为主体,结合MobileNet-V2的思想,利用深度可分离卷积参数少、计算量小的特点轻量化网络模型.网络综合利用bottleneck模块与普通卷积的优...     

高精度实时语义分割算法框架: 多通道深度加权聚合网络

近年来随着深度学习技术的不断发展,涌现出各种基于深度学习的语义分割算法,然而绝大部分分割算法都无法实现推理速度和语义分割精度的兼得.针对此问题,提出一种多通道深度加权聚合网络(MCDWA_Net)的实时语义分割框架.:该方法首先引入多通道思想,构建一种3通道语义表征模型,3通道结构分别用于提取图像的3类互补语义信息:低级语义通道输出图像中物体的边缘、颜色、结构等局部特征;辅助语义通道提取介于低级语义和高级语义的过渡信息,并实现对高级语义通道的多层反馈;高级语义通道获取图像中上下文逻辑关系及类别语义信息.:之后,设计一种3类语义特征加权聚合模块,用于输出更完整的全局语义描述.:最后,引入一种增强训练机制,实现训练阶段的特征增强,进而改善训练速度.:实验结果表明,所提出方法在复杂场景中进行语义分割不仅有较快的推理速度,且有很高的分割精度,能够实现语义分割速度与精度的均衡.     

DeepLabv3plus-IRCNet：小目标特征提取的图像语义分割

目的 为了解决经典卷积神经网络无法满足图像中极小目标特征提取的准确性需求问题,本文基于DeepLabv3plus算法,在下采样过程中引入特征图切分模块,提出了DeepLabv3plus-IRCNet（IR为倒置残差（inverted residual,C为特征图切分（feature map cut））图像语义分割方法,支撑图像极小目标的特征提取。方法 采用由普通卷积层和多个使用深度可分离卷积的倒置残差模块串联组成的深度卷积神经网络提取特征,当特征图分辨率降低到输入图像的1/16时,引入特征图切分模块,将各个切分特征图分别放大,通过参数共享的方式提取特征。然后,将每个输出的特征图进行对应位置拼接,与解码阶段放大到相同尺寸的特征图进行融合,提高模型对小目标物体特征的提取能力。结果 本文方法引入特征图切分模块,提高了模型对小目标物体的关注,充分考虑了图像上下文信息,对多个尺度下的各个中间层特征进行融合,提高了图像分割精度。为验证方法的有效性,使用CamVid（Cambridge-driving labeled video database）数据集对提出的方法进行验证,平均交并比（mean intersection over union,mIoU）相对于DeepLabv3plus模型有所提升。验证结果表明了本文方法的有效性。结论 本文方法充分考虑了图像分割中小目标物体的关注度,提出的DeepLabv3plus-IRCNet模型提升了图像分割精度。     

基于轻量级卷积神经网络的实时缺陷检测方法研究

应用机器视觉实现磁片表面缺陷的自动检测可以提高生产效率、降低生产成本。深度卷积神经网络具有高精度的分类性能,尤其在图像识别方面有显著的优点。但是目前提出的深度神经网络模型,由于参数量和计算量的巨大,在工业生产流水线上不能满足实时检测的需求。针对这个问题,基于深度可分离卷积和通道混洗,提出了一种轻量级高效低延时的卷积神经网络架构MagnetNets。为了评估MagnetNets网络模型的性能,将MagnetNets网络模型与MobileNets、ShuffleNet、Xception、MobileNetV2在公开数据集ImageNet中做了对比实验。然后将MagnetNets网络模型应用在磁片缺陷检测系统中进行缺陷检测。实验结果表明,提出的网络架构显著地减少参数数量,具有良好的性能。同时在磁片缺陷检测系统中减少了延时,提高检测速度,缺陷检测识别率达到了97.3%。     

改进DeepLabV3+的高效语义分割

针对目前高精度的语义分割模型普遍存在计算复杂度高、占用内存大,难以在硬件存储和计算力有限的嵌入式平台部署的问题,从网络的参数量、计算量和性能3个方面综合考虑,提出一种基于改进DeepLabV3+的高效语义分割模型.该模型以MobileNetV2为骨干网络,在空洞空间金字塔池化(AS-PP)模块中并联混合带状池化(MSP...     

面向图像目标识别的轻量化卷积神经网络

传统图像目标识别模型通常使用结构复杂、层数更深的神经网络以提升其在计算机视觉领域的准确率,但该类模型存在对计算机算力要求过高、占用内存较大、无法部署在手机等小型计算机上的问题。提出一种轻量化卷积神经网络ConcatNet,采用特征拼接的方式,通过多支路并行将通道注意力机制与深度可分离卷积相结合,在增强有效特征权重的基础上,降低模型的参数量和复杂度,实现网络的轻量化。在网络输出阶段,采用先筛选再混洗的方式提高模型的识别精度。利用全局平均池化和全局随机池化提取中间特征图的信息,其中全局平均池化可以较好地保留背景信息,全局随机池化按概率值选取特征,具有较强的泛化性,两者相结合能够减少信息的丢失。在CIFAR-10、CIFAR-100等数据集上的实验结果表明,与MobileNetV2等轻量化神经网络相比,ConcatNet网络在保持Top-1和Top-5精度相当的情况下,将参数量和计算复杂度均降低了约50%,极大降低了对承载设备的要求。     

基于局部注意的快速视频目标检测方法

视频目标检测是对视频内的目标进行准确分类与定位。现有基于深度学习的视频目标检测方法通过光流传播特征,不仅存在模型参数量大的问题,而且直接将光流应用于高层特征难以建立准确的空间对应关系。提出一种轻量级的视频目标检测方法。通过设计一种特征传播模型,在不同帧的局部区域内将高层特征从关键帧传播到非关键帧,并将有限的计算资源分配给关键帧,以加快检测速度。构建动态分配关键帧模块,根据目标运动速度动态地调整关键帧选择间隔,以减少计算量并提高检测精度。在此基础上,为进一步降低最大延迟,提出异步检测模式,使得特征传播模型和关键帧选择模块协同工作。实验结果表明,该方法的检测速度和最大延迟分别为31.8 frame/s和31 ms,与基于内存增强的全局-局部聚合方法相比,其在保证检测精度的前提下,具有较快的检测速度,并且实现实时在线的视频目标检测。     

DS-YOLO网络在遥感图像中的飞机检测算法研究

为了解决传统特征提取方法在遥感图像中飞机检测准确率和实时性不足的问题,基于YOLOv3-tiny网络在准确率提升方面提出两点改进。改进点一：将网络提取图像特征点的方式改进为分组卷积,即将一幅图像分成三个通道进行卷积操作,配合通道特征变换以加强各通道之间的语义关联;改进点二：将网络深层特征增加一个尺度检测,并进行上采样与浅层特征图进行融合预测。在速度提升方面引入深度可分离卷积代替传统卷积以降低参数计算量,达到模型轻量化。根据改进后的网络提出一种包含33个卷积层的改进型卷积神经网络DS-YOLO,对改进前后网络分别在自制遥感飞机图像上进行训练,选出最优的权重,用来对目标小、曝光度高、背景干扰等低质量测试集进行测试分析。实验结果表明,改进后的算法在测试集上精准度提升了14.1%,召回率提升了16.8%,检测低质量遥感飞机图像效果更佳。     

基于SuperPoint的轻量级特征点及描述子提取网络

图像特征点及描述子提取是SLAM、SFM和3D重建等任务的基础,较好的图像特征点及描述子提取算法会对这些任务的进步产生十分重要的作用.本文聚焦于提取特征点和描述子算法中鲁棒性较高、性能较好的SuperPoint网络,对该网络进行了一定程度的改进.针对其计算量和参数较大的问题,首先将普通卷积改成深度可分离卷积,改变卷积层数和下采样方式,之后改进通道剪枝算法,使其可以应用于深度可分离卷积,对网络进行剪枝.实验结果显示,在轻微损失特征点检测和匹配效果的情况下,将网络参数量压缩为原来网络的15％,运算量压缩为原来网络的5％,FPS提升6.64倍,取得了较好的实验效果.     

基于YOLOX的车辆检测

车辆检测是智能交通系统重要的一个研究方向.针对监控视角下的车辆检测问题,提出了一种改进YOLOX算法的车辆检测方法.使用网络深度更小的YOLOX＿S模型,对网络结构改进.使用GHOST深度可分离卷积模块代替部分传统卷积,在保证模型检测精度的同时减少模型参数;将CBAM注意力模块融合到特征提取网络中,并添加特征增强结构,加强特征提取网络获得的特征图语义信息,增强提取网络对目标的检测能力;通过使用CIoU＿loss优化损失函数,提高模型边界框的定位精度.测试实验结果表明,改进后的网络识别准确率提升了2.01%,达到95.45%,证明了改进方法的可行性.     

基于机器视觉的轻量化钢材表面缺陷检测模型

针对当前主流缺陷检测模型参数量大、计算复杂度高,难以在计算资源有限的嵌入式设备上部署的问题,提出了一种轻量化钢材表面缺陷检测模型YOLO-LSNet。首先,为了降低模型的参数量和计算复杂度,提出了一种轻量化卷积模块MSConv。其次,提出M-BiFPN网络用于深浅层特征信息的融合。最后,用SIoU损失函数替换CIoU损失函数,加快网络的收敛速度。实验结果表明,YOLO-LSNet模型在NEU-DET数据集上相较于基线网络YOLOv5,mAP提升了1.8%,模型参数下降了43.4%,计算量降低了36.1%。完成模型轻量化设计的同时,保证了模型的检测精度,具有良好的应用前景。     

改进YOLOv3的矿石输送带杂物检测方法

针对矿石输送带上夹杂的废旧木头、钢钎、塑料导爆管等杂物会对后续选矿设备造成严重破环的问题,提出一种改进YOLOv3的矿石输送带杂物检测方法YOLO-Ore。将轻量级网络Mobilenetv2作为主干特征提取网络,利用深度可分离卷积和逆残差结构,缩减了模型容量,丰富了特征信息;将语义分割网络PSPnet中的金字塔池化模块PPM融入到特征提取过程当中,有效聚合不同尺度的上下文信息;引入注意力机制CBAM,同时在空间维度和通道维度上进行特征增强;对YOLOv3的FPN结构简化,删减参数冗余的卷积层,实现进一步的模型压缩。利用数据增广技术构建矿石杂物数据集,并对所提方法的有效性进行实验对比验证。结果表明,和原YOLOv3算法相比,所提方法YOLO-Ore能够准确快速地检测矿石输送带杂物。     

多尺度融合注意力机制的人脸表情识别网络

针对在人脸表情识别中普通卷积神经网络难以提取有效特征、网络模型参数复杂等问题,提出了一种多尺度融合注意力机制网络（multi-scale integrated attention network,MIANet）。为了同时增加网络的宽度和深度又避免冗余计算,在网络中引入Inception结构,用于提取图像的多尺度特征信息。使用高效通道注意机制（efficient channel attention,ECA）,强调与面部表情相关的区域抑制不相关的背景区域,提高重要面部特征的表达能力。在卷积层中采用深度可分离卷积,减少网络参数,防止过拟合。使用提出的方法在公开数据集FER-2013和CK+上进行实验,分别取得了95.76%和72.28%的准确率。实验结果表明,该方法识别效果较好,泛化能力较强,在人脸表情识别中对网络结构设置和参数配置方面具有一定的参考价值。     

融合注意力机制的恶意代码家族分类研究

近年来,随着恶意代码家族变种的多样化和混淆等对抗手段的不断加强,传统的恶意代码检测方法难以取得较好的分类效果.鉴于此,提出了一种融合注意力机制的恶意代码家族分类模型.首先,使用逆向反汇编工具获取恶意样本的各区段特征,并利用可视化技术将各区段转化为RGB彩色图像的各通道;其次,引入通道域和空间域注意力机制来构建基于混合域...