基于深度度量学习的卫星云图检索

针对传统云图检索方法难于获得理想的检索精度且检索效率低的问题,提出了一种基于深度度量学习的云图检索方法.首先设计了残差3D-2D卷积神经网络,以提取云图的空间及光谱特征.鉴于传统基于分类的深度网络所提取的特征可能存在类内差异大、类间差异小的问题,采用三元组训练网络,依据云图之间的相似性将云图映射到度量空间中,以使同类云...     

基于泽尼克矩耦合颜色空间加权度量的商标检索算法

目的 针对商标检索系统中利用单一特征进行识别和度量时,往往难以充分表征商标特征,易出现检索精度和鲁棒性不高等问题,文中拟设计一种泽尼克（Zernike）矩耦合颜色空间加权度量的商标检索方案。方法 首先,利用Zernike矩作为商标的形状描述符,充分描述商标的形状信息。随后,利用颜色空间来描述图像中像素空间信息的颜色分布特征。然后,分别将输入商标的Zernike矩特征、颜色空间特征与存储在数据库中的特征进行匹配,以计算Zernike矩特征的加权Euclidean距离与颜色空间度量。最后,联合颜色空间度量与Euclidean距离,综合考虑形状与颜色特征,形成新的距离测量规则,输出与查询商标相似的商标。结果 实验数据表明,与当前商标检索算法相比较,所提算法具有更高的检索准确率与鲁棒性,表现出更为理想的Precision-Recall以及平均准确率（Mean Average Precision, MAP）。结论 所提算法返回的图像与查询图像相似度较高,在商标注册、侵权保护等方面中具有一定的参考价值。     

基于多层次视觉语义特征融合的图像检索算法

目的为了解决低层特征与中层语义属性间出现的语义鸿沟,以及在将低层特征转化为语义属性的过程中易丢失信息,从而会降低检索精度等问题,设计一种多层次视觉语义特征融合的图像检索算法。方法首先分别提取图像的3种中层特征(深度卷积神经网络(DCNN)特征、Fisher向量、稀疏编码空间金字塔匹配特征(SCSPM));其次,为了对3种特征进行有效融合,定义一种基于图的半监督学习模型,将提取的3个中层特征进行融合,形成一个多层次视觉语义特征,有效结合3种不同中层特征的互补信息,提高图像特征描述,从而降低检索算法中的语义鸿沟;最后,引入具有视觉特性与语义统一的距离函数,根据提取的多层次视觉语义特征来计算查询图像和训练图像的相似度量,完成图像检索任务。结果实验结果表明,与当前检索方法对比,文中算法具有更高的检索精度与效率。结论所提算法具有良好的检索准确度,在医疗、包装商标等领域具有一定的参考价值。     

基于网络表示学习的本体语义挖掘与功能语义检索方法

为充分利用本体概念之间隐含的语义关系,以支持产品功能创新设计过程,提出了一种基于网络表示学习的本体语义挖掘与功能语义检索方法。首先,基于本体中确定的语义关系,利用网络表示学习挖掘隐含的语义关系;然后,基于语义类比的向量运算,建立本体概念之间潜在的功能语义关系,并对功能语义向量进行表达;最后,通过功能语义向量的相似度计算实现由用户功能需求向跨领域功能性设计资料的扩展,并建立相应的设计资料检索方法和流程。产品设计示例表明,所提出的本体语义挖掘与功能语义检索方法有利于从产品功能角度获取跨领域设计知识,可为设计人员提供更多的灵感。     

基于深度学习算法的矿用巡检机器人设备识别

为了实现矿用巡检机器人对煤矿井下设备的识别与匹配,通过基于卷积神经网络的深度学习算法建立了煤矿设备类型识别模型,分别在明亮环境下、昏暗环境下以及设备重叠情况下采集大量待识别设备图像样本,再对识别模型进行训练,实现巡检机器人对煤矿设备的精确识别与分类。使用基于粒子群优化的SVM（support vector machine,支持向量机）建立了煤矿设备匹配模型,将巡检机器人相对于煤矿坐标系的三轴位置信息、三自由度角度和视觉相机转角作为匹配模型的输入量,将相机视野中设备序号作为输出量,实现煤矿设备类型识别模型识别出的设备与已知设备序号一一对应。实验结果表明基于深度学习算法的煤矿设备类型识别模型对外界的干扰不敏感,识别准确率高;基于SVM的煤矿设备匹配模型的匹配准确率达到了93.2%,在匹配准确率的训练和测试效率上均优于基于BP（back propagation,反向传播）神经网络的匹配模型。研究结果可为煤矿井下巡检机器人的研制提供参考。     

基于区域生长耦合多分类器的商标检索算法

目的针对商标检索算法中易出现的语义鸿沟,底层视觉特征与高层语义相关性不强而导致商标检索精度不理想的问题,定义一种基于区域生长耦合多分类器的商标检索方案。方法首先对输入的商标进行预处理,去除图像中的噪声和杂散点,并通过3D直方图和聚类算法来提取输入图像中的主颜色;基于区域生长算法,合并具有相同颜色标签的所有连接点,以形成颜色区域;然后根据生成的颜色区域,分别定义颜色分类器、形状分类器和关系分类器,利用每个分类器计算查询图像和数据库中图像的检索优势概率;最后通过决策组合,根据检索规则和列表长度找到最相似的商标,并利用动态选择方案进一步提高检索准确率。结果实验结果表明,与当前商标检索方案相比,所提检索系统具有更为理想的Precision-Recall曲线,对缩放、扭曲和噪声具有更高的鲁棒性。结论所提方案在各类几何变换下具备较高的检索准确率,对商标注册、版权保护等行业有较好的借鉴意义。     

用FSVM-MIL算法实现图像检索

针对基于对象的图像检索问题,利用模糊支持向量机(FSVM)提出了一种新的多示例学习算法——FSVM-MIL算法.在标准的多示例学习问题中,一个包被标为正包,则它至少包含一个示例是正的,否则被标为负包.FSVM-MIL算法将图像当作包,分割后的区域当作包中的示例,若图像包含有感兴趣对象,则对应的包标为正,否则标为负,因为正包中的示例不全是正的,概念标号存在模糊性,本文利用多样性密度方法寻找概念点,根据noisy-or概率模型定义了模糊隶属度函数,为正包中的示例赋予不同的模糊因子,用FSVM求解多示例学习问题.在SIVAL图像集进行对比实验,结果表明FSVM-MIL算法是有效的且性能不亚于其它同类方法.     

基于多超平面支持向量机的图像语义分类算法

由于图像的低层可视特征与高层语义内容之间存在巨大的语义鸿沟,而基于内容的图像分类和检索准确性极大依赖低层可视特征的描述,本文提出了一种基于多超平面支持向量机的图像语义分类方法.多超平面分类器从优化问题的复杂度和运行泛化能力两方面进行研究,是最优分离超平面分类器一种显而易见的扩展.实验结果表明,本文提出的方法在图像语义分类的准确性方面要优于诸如采用色彩特征和纹理特征的支持向量机分类器的其它方法.     

基于深度度量学习的轴承故障诊断方法

针对机械大数据因故障类内离散度和类间相似度较大而导致诊断精度低的问题,提出一种深度度量学习故障诊断方法,采用深度神经网络(Deep Neural Network, DNN)对故障特征进行自适应提取,并利用基于欧氏距离的边际Fisher分析(Marginal Fisher Analysis, MFA)方法进行了优选,在构建的深度度量网络(Deep Metric Network, DMN)顶层特征输出层添加BPNN(Back Propagation Neural Network, BPNN)分类器对网络参数进行微调,并实现故障的分类识别。通过对不同类型和严重程度的轴承故障进行了诊断分析,验证了该方法可以有效地对轴承故障进行高精度诊断,效果优于传统深度信念网络(Deep Belief Network, DBN)故障诊断方法以及常用时域统计特征结合支持向量机(Support Vector Machine, SVM)分类的故障诊断方法。     

基于正则化稀疏滤波的轴承声信号故障诊断方法

基于声信号的故障诊断由于其所具有的非接触、易安装等优点开始逐渐在机械故障诊断领域中得到广泛应用,但声信号的信噪比低导致其诊断准确率较差,因此急需有效的智能方法以实现噪声背景下的信号特征提取。稀疏滤波算法是一种基于无监督学习的智能特征提取算法,它能够优化特征分布的稀疏性从而得到好的特征表达。为了实现轴承声信号的特征提取和故障诊断,采用稀疏滤波算法从声信号频谱中提取特征,通过对其目标函数添加L2 范数约束以减少过拟合现象,然后采用Softmax 回归函数作为分类器,实现对不同轴承故障类型的精准识别。最后通过一组特殊设计的轴承故障诊断实验验证了所提方法的有效性。     

基于颜色信息与空间特征的自适应商标检索算法

目的为了增强商标检索技术对商标特征的描述能力,改善其在外来干扰下的检索精度与鲁棒性。方法提出一种基于颜色与空间特征自适应结合的商标检索算法。首先,引入主颜色描述符(DCD),将其作为颜色特征检测器,并在颜色特征提取时嵌入k-均值聚类算子,增强颜色区域,准确提取颜色特征。随后,每个商标被量化为8个显色的最大值,以便提取每个颜色分量中的空间分布信息。然后,通过利用不同的权重来平衡颜色与空间特征的重要性,定义一种基于模糊直方图分析技术,计算每个商标自适应系数,以准确描述彩色商标的图像特征。最后,通过Euclidean距离进行相似度量,输出检索到的商标。结果实验结果表明,与当前商标检索方法相比,所提算法具有更高的检索精度与鲁棒性,呈现出更理想的P-R曲线,在召回率为0.7时,其检索准确率仍可达到90%。结论文中检索方法具有较高的检索精度,在包装商标检测、商标版权保护等领域中具有良好的应用价值。     

非负矩阵分解耦合视觉词典的图像检索算法

目的解决当前图像检索技术中,图像特征稀疏编码收敛速度慢,以及局部特征空间信息不足易导致检索误差较大等问题,提出一种基于l0稀疏约束非负矩阵分解耦合视觉词典优化的图像检索算法。方法首先,在非负矩阵分解(Non-negative Matrix Factorization,NMF)的基础上,对系数矩阵设置l0个约束来限制其稀疏性,从而定义一种l0稀疏约束的NMF方法。再通过一种自适应序列词典初始化方案,从训练样本获得词典的初始估计。然后,利用l0稀疏约束的NMF来增强视觉词典,对图像局部描述符进行稀疏编码,并利用最大池化操作来生成聚合特征向量,从而保留局部描述符的关键属性。最后根据得到的特征向量,引入Minkowski距离来衡量查询图像与数据库的相似性,输出检索图像。结果实验结果表明,与当前图像检索方案相比,所提算法具有更高的查准-查全率和收敛速度。结论所提算法返回的图像与查询图像相似度高,在包装商标检索等领域具有一定的参考价值。     

基于多尺度特征变换与颜色相关性的商标检索算法

目的 提出一种快速有效的商标注册相似性检查方法,以解决当前基于SIFT的商标检索系统易出现漏检、误检,导致检索精度不高的问题。方法 首先,利用SIFT进行尺度空间创建,并检测商标的特征关键点,通过确定关键点的主方向,可得到具有旋转、缩放、平移、视图变化不变性的图像形状特征描述符。随后,根据像素与其邻域的颜色和空间位置,定义一种改进的颜色相关性,为了有效避免不同商标可能具有相似的颜色特征,对不同的颜色赋予一个权重因子,从而得到一个反映颜色空间相关性与颜色排布疏密度的颜色特征。然后,将SIFT与颜色相关特征向量进行加权组合,并根据实际过程中占主导作用的特征来改变权重。最后,根据加权组合特征,引入马氏距离对查询商标与数据库商标进行相似度量,输出检索商标。结果 实验结果表明,与当前先进的商标检索系统对比,所提算法具有更高的检索准确性与效率。结论 所提算法具有良好的检索准确率与鲁棒性,在商标注册等领域具有一定的实用价值。     

光滑逼近超完备稀疏表示的图像超分辨率重构

为改善单帧降质图像的分辨率水平,提出了一种新的基于稀疏表示的学习法超分辨率图像重构方法。针对信号在既定的欠定超完备字典下的非稀疏性问题,采用光滑的递减函数逼近L0范数以避免对稀疏度先验的依赖,从而实现待重构图像块的有效稀疏表示,同时通过梯度下降的迭代优化获得稳定的收敛解。与双立方插值相比,图像的三倍超分辨实验显示,图像峰值信噪比(PSNR)提高2dB,框架相似性(SSIM)改善0.04,重构图像剔除了更多的模糊退化及边缘伪迹。该方法适于单帧降质图像的超分辨率增强。     

基于深度强化学习的图像去模糊方法

目的为了有效地去除多种图像模糊,提高图像质量,提出基于深度强化学习的图像去模糊方法。方法选用GoPro与DIV2K这2个数据集进行实验,以峰值信噪比(PSNR)和结构相似性(SSIM)为客观评价指标。通过卷积神经网络获得模糊图像的高维特征,利用深度强化学习结合多种CNN去模糊工具建立去模糊框架,将峰值信噪比(PSNR)作为训练奖励评价函数,来选择最优修复策略,逐步对模糊图像进行修复。结果通过训练与测试,与现有的主流算法相比,文中方法有着更好的主观视觉效果,且PSNR值与SSIM值都有更好的表现。结论实验结果表明,文中方法能有效地解决图像的高斯模糊和运动模糊等问题,并取得了良好的视觉效果,在图像去模糊领域具有一定的参考价值。     

Human Action Recognition Based on Supervised Class-Specific Dictionary Learning with Deep Convolutional Neural Network Features

Human action recognition under complex environment is a challenging work. Recently, sparse representation has achieved excellent results of dealing with human action recognition problem under different conditions. The main idea of sparse representation classification is to construct a general classification scheme where the training samples of each class can be considered as the dictionary to express the query class, and the minimal reconstruction error indicates its corresponding class. However, how to learn a discriminative dictionary is still a difficult work. In this work, we make two contributions. First, we build a new and robust human action recognition framework by combining one modified sparse classification model and deep convolutional neural network (CNN) features. Secondly, we construct a novel classification model which consists of the representation-constrained term and the coefficients incoherence term. Experimental results on benchmark datasets show that our modified model can obtain competitive results in comparison to other state-of-the-art models.     

基于深度学习的汽车造型设计工具研究

目的 研究基于深度学习的汽车造型设计工具.方法 使用交叉分类法对数据集进行整理并标记,形成全标签数据库,结合基于StyleGAN2的汽车图像生成模型,形成基于深度学习的汽车造型设计工具,并通过对比实验检验AI设计工具的生成速率和质量优劣.结果 通过AI生成汽车造型的速率是一般设计师的数千倍,在质量比分中,AI生成的质量高于一般设计师.结论 基于深度学习的汽车造型设计工具可作为汽车造型设计的新工具.