可重构卷积神经网络加速器设计与实现

针对卷积神经网络(CNN)中卷积核的多样性导致加速器难以实现高效计算的问题,提出了一种可重构卷积神经网络加速器实现方法.加速器包括18个处理引擎(PE),每个PE包含9个乘累加单元,3个PE构建一个5×5卷积核实现卷积核重构,调度器通过控制每层所需的卷积核大小和通道数分配PE实现卷积处理.加速器支持常见的3×3,5×5...     

基于深度学习的管道纱线及其颜色检测

为了保证自动换筒系统中的纱线自动打结机能够正常运行, 需要对管道吸取的纱线进行检测. 纱线纤细、种类繁多且颜色各异, 传感器方法难以胜任, 使用图像处理的方式较为合适. 但是对于纱线检测问题传统的图像处理方法复杂且检测准确率低, 难以解决纱线种类多、尺寸不一以及颜色多等问题, 故本文提出了一种基于Inception v4中Inception-ResNet-A块进行改进的多尺度深度可分离卷积块组成的网络来检测管道中的纱线. 其中改进的多尺度深度可分离卷积块采用3×3卷积核的深度可分离卷积层代替Inception-ResNet-A块中3×3传统卷积层并去除了其中的一些1×1卷积层, 简化卷积块的计算量以及参数量, 此外还结合了残差网络ResNet的方法进行通道融合,防止特征丢失. 试验结果表明, 该网络模型具有非常好的泛化能力以及辨识效果.     

一种新的高效轻量级卷积神经网络模型

针对目前食物识别系统中网络模型参数量多、模型较大的问题,提出一种23层结构、参数量只有204k的网络模型,使用基本构造块(7×7、5×5、3×3)生成特征图,用不同感受野的2个池化层来融合卷积层的特征图,再用1×1的卷积核进行非线性组合,然后连接到空间金字塔池化层,最后在softmax分类器中分类.在公开数据集上的实验...     

基于全局依赖Transformer的图像超分辨率网络

目前,基于深度学习的图像超分辨网络主要由卷积实现。相较于传统的卷积神经网络(CNN),Transformer在图像超分辨率任务中的主要优势是它的长距离依赖建模能力;然而大多数基于Transformer的图像超分辨率模型在参数量小、网络层数少的情况下无法建立全局依赖,限制了模型的性能。为了在超分辨率网络中建立全局依赖,提出了基于全局依赖Transformer的图像超分辨率网络(GDTSR),主要组成部分为残差方形轴向窗口块(RSAWB),它的内部轴向窗口Transformer残差层利用轴向窗口和自注意力,可以使每个像素与整个特征图建立起全局依赖。此外,目前大多数图像超分辨率模型的超分辨率图像重建模块都由卷积组成,为了动态整合提取到的特征信息,结合Transformer与卷积,共同重建超分辨率图像。实验结果表明,GDTSR在5个标准测试集Set5、Set14、B100、Urban100和Manga109上的测试结果中,3个倍数(×2,×3,×4)的峰值信噪比(PSNR)和结构相似性(SSIM)均达到了最优,特别是在大尺寸图像的Urban100和Manga109数据集上模型性能的提升尤为明显...     

用于自动视力检测的手势识别方法研究

对于自动视力检测系统,手势识别是关键问题,但是采用传统卷积神经网络模型识别手势存在过拟合、计算量大等问题.提出了一种GR-AlexNet模型,对AlexNet网络模型进行了适应性修改和优化:为了加快计算速度,用7×7、5×5、1×1的三个小卷积核替代原来的11×11的大卷积核,并删除LRN层和一个全连接层;为了减轻过拟...     

基于改进的胶囊网络模型的高光谱图像分类方法

针对卷积神经网络无法有效提取高光谱图像光谱与空间特征以及识别特征之间的空间位置问题,提出一种基于胶囊网络的改进神经网络模型.采用1×1卷积核对高光谱图像块进行降维处理;利用双通道卷积神经网络提取降维图像的初级特征,进而在PrimaryCaps层将初级特征信息封装为胶囊向量;通过DigitCaps层计算胶囊向量的模长来判...     

基于双分支网络的图像修复取证方法

图像修复是一项利用图像已知区域的信息来修复图像中缺失或损坏区域的技术。人们借助以此为基础的图像编辑软件无须任何专业基础就可以轻松地编辑和修改数字图像内容,一旦图像修复技术被用于恶意移除图像的内容,会给真实的图像带来信任危机。目前图像修复取证的研究只能有效地检测某一种类型的图像修复。针对这一问题,提出了一种基于双分支网络的图像修复被动取证方法。双分支中的高通滤波卷积网络先使用一组高通滤波器来削弱图像中的低频分量,然后使用4个残差块提取特征,再进行两次4倍上采样的转置卷积对特征图进行放大,此后使用一个5×5的卷积来减弱转置卷积带来的棋盘伪影,生成图像高频分量上的鉴别特征图。双分支中的双注意力特征融合分支先使用预处理模块为图像增添局部二值模式特征图。然后使用双注意力卷积块自适应地集成图像局部特征和全局依赖,捕获图像修复区域和原始区域在内容及纹理上的差异,再对双注意力卷积块提取的特征进行融合。最后对特征图进行相同的上采样,生成图像内容和纹理上的鉴别特征图。实验结果表明该方法在检测移除对象的修复区域上,针对样本块修复方法上检测的F1分数较排名第二的方法提高了2.05%,交并比上提高了3.53%;...     

基于小样本学习融合随机深度和多尺度卷积的SDM-RNET网络

针对神经网络难以利用少量标注数据获取足够的信息来正确分类图像的问题,提出了一种融合随机深度网络和多尺度卷积的关系网络——SDM-RNET.首先在模型嵌入模块引入随机深度网络用于加深模型深度,然后在特征提取阶段采用多尺度深度可分离卷积替代普通卷积进行特征融合,经过骨干网络后再采用深浅层特征融合获取更丰富的图像特征,最终学习预测出图像的类别.在mini-ImageNet、RP2K、Omniglot这3个数据集上对比该方法与其他小样本图像分类方法,结果表明在5-way 1-shot和5-way 5-shot分类任务上该方法准确率最高.     

基于卷积金字塔的屏蔽泊松方程快速求解算法

屏蔽泊松方程在图像视频处理和图形学领域有着广泛应用,传统上一般借助离散余弦变换或快速傅里叶变换求解,计算复杂度为O(nlogn).提出了一种基于卷积金字塔的快速近似求解算法,将屏蔽泊松方程求解视为一个"大核"卷积过程,利用卷积金字塔,将"大核"卷积分解为若干个"小核"卷积,从而将计算复杂度改善至线性.实验发现,在图像无缝拼合和梯度域绘制的应用中,对于千万像素级别图像,所提算法能获得5～6倍的性能提升.进一步,屏蔽泊松方程求解也是许多图像迭代算法的中间步骤,以加权最小二乘图像光滑和基于总变差正则化的图像重建算法为例,运用所提算法,在视觉效果和均方误差上都有着很好的近似,在速度上有显著的提升.     

基于改进YOLO的双网络桥梁表观病害快速检测算法

桥梁表观病害检测是确保桥梁安全的关键步骤. 然而, 桥梁表观病害类型多样, 不同病害间外观差异显著且病害之间可能发生重叠, 现有算法无法实现快速且准确的桥梁多病害检测. 针对这一问题, 对YOLO (You only look once) 进行了改进, 提出了YOLO-lump和YOLO-crack以提高网络检测多病害的能力, 进而形成基于双网络的桥梁表观病害快速检测算法. 一方面, YOLO-lump在较大的滑动窗口图像上实现块状病害的检测. 在YOLO-lump中, 提出了混合空洞金字塔模块, 其结合了混合空洞卷积与空间金字塔池化, 用于提取稀疏表达的多尺度特征, 同时可以避免空洞卷积造成的局部信息丢失; 另一方面, YOLO-crack在较小的滑动窗口图像上实现裂缝病害的检测. 在YOLO-crack中, 提出了下采样注意力模块, 利用1×1卷积和3×3分组卷积分别解耦特征的通道相关性和空间相关性, 可以增强裂缝在下采样阶段的前景响应, 减少空间信息的损失. 实验结果表明, 该算法能够提高桥梁表观病害检测的精度, 同时可实现病害的实时检测.