多特征区域的细粒度船舶图像目标识别方法

为解决单一特征细粒度船舶图像识别率低的问题,提出一种循环注意卷积神经网络（recurrent attention convolutional neural network,RA-CNN）与多特征区域融合的船舶目标识别方法。该方法通过在VGG-19网络中引入尺度依赖池化（scale-dependent pooling,SDP）算法解决小目标过度池化的问题,提升了小型船舶的识别性能;注意建议网络（attention proposal network,APN）加入联合聚类（joint clustering）算法,生成多个独立的特征区域,使整个模型充分利用全局信息,提高了船舶识别精度;同时设计特征区域优化方法降低多个特征区域的重叠率,解决了过拟合问题;通过定义新的损失函数来交叉训练VGG-19和APN,加快了收敛速度。利用公开的光电船舶数据集对该方法进行测试实验,识别准确率最高可达90.2%,无论是识别率还是模型的鲁棒性较单特征都有了很大的提升。     

基于脑电网络图特征的情绪识别研究

针对情绪脑电信号提出一种网络图特征学习与情绪识别算法。首先,利用情绪脑电数据构建对应的情绪脑电网络;其次,在由情绪脑电网络尺度定义的高维空间构建脑电网络样本间的局部邻接关系图以挖掘样本集的分布特性,进而得到样本集的图拉普拉斯矩阵;在此基础上,进一步利用谱图理论对情绪脑电网络的最优低维空间映射进行求解,在保留原始样本局部邻接关系的前提下实现对情绪脑电网络的降维与重新表达,并将每个情绪脑电网络样本表示成1组脑电网络特征集;最后利用提取到的情绪脑电网络特征集,结合支持向量机分类学习算法,针对情绪识别任务进行识别模型的训练和学习,实现对情绪状态的准确解码与识别。在国际公开情绪脑电数据集的实验结果表明：相较于传统情绪识别算法,本文所提方法能有效提升情绪识别准确率,在基于公开数据集的多类情绪识别任务中分别达到91.85%（SEED数据集, 3类）、79.36%（MAHNOB-HCI数据集,3类）和79%（DEAP数据集,4类）的稳健识别效果。     

基于深度迁移学习的烟雾识别方法

针对传统的基于传感器和图像特征的烟雾识别方法易被外部环境干扰且识别场景单一,从而造成烟雾识别精度较低,而基于深度学习的识别方法对数据量要求较高,对于烟雾数据缺失或数据来源受限的情况模型识别能力较弱的问题,提出一种基于深度迁移学习的烟雾识别方法。将ImageNet数据集作为源数据,利用VGG-16模型进行基于同构数据下的特征迁移。首先,将所有的图像数据进行预处理,对每张图像作随机变换（随机旋转、剪切、翻转等）;其次,引入VGG-16网络,将其卷积层特征进行迁移,并连接预先使用烟雾数据在VGG-16网络中训练过的全连接层;进而构建出基于迁移学习的深度网络,从而训练得到烟雾识别模型。利用公开数据集以及真实场景烟雾图像进行实验验证,实验结果表明,和现有主流烟雾图像识别方法相比,所提方法有较高的烟雾识别率,实验精度达96%以上。     

基于多尺度特征迁移学习的步态识别研究

为了解决行人步态数据集样本量较少、单特征或多特征融合的步态识别算法特征描述不足的问题,提出了一种基于多尺度特征深度迁移学习的行人步态识别方法。该算法步骤包括：改进VGG-16网络,去除网络中最后一个最大池化层（Maxpool Layer）,融合空间金字塔池化网络结构（SPP）获取行人步态能量图（GEI）的多尺度信息,利用Imagenet数据集预训练此网络模型,将提取特征能力迁移至行人步态识别网络模型中,采用行人步态样本集微调网络,修改网络中的全连接层参数,应用于行人步态识别研究。该方法在中科院自动化研究所的CASIA-B步态数据集上的识别精度达到了95.7%,与单一步态特征的步态识别方法以及融合多种步态特征的识别方法相比,步态识别率有了明显提升,表明该方法有更好的识别性能。     

基于改进的Mask R-CNN的鱼类识别算法研究

水下鱼类是重要的地球生物资源。针对现有的深度学习模型在水下鱼类图像识别场景中识别效果不佳的问题,提出了一种基于改进的Mask R-CNN的鱼类识别算法模型。首先,采用深度残差网络和特征金字塔结构对水下鱼类图像进行特征提取;其次,选用区域候选网络针对特征图生成感兴趣区域;然后,通过改进的Soft NMS算法对感兴趣区域进行后处理以减少对鱼类目标候选框的误检率;最后,在头部网络中添加级联结构对特征区域进行微调以提升鱼类识别精度。在Fish4knowledge数据集上的对比实验结果表明,改进的鱼类识别算法的平均精度均值为87.4%,相对于基线算法模型精度提升了3.6%。所提算法能够有效提高水下鱼类识别精度,同时减少误检率,提升泛化性能,对我国水下鱼类资源的开发利用具有重要的学术价值和经济价值。     

基于困难样本三元组损失的多任务行人再识别

针对现有行人再识别算法中采用单一外观特征所存在的特征判别力的不足问题,在深度学习框架下提出一种基于困难样本三元组损失的多任务行人再识别网络,以同时学习身份和属性标签的方式获得更多的行人判别信息.首先将预处理后的图片输入预训练的ResNet-50模型中提取行人特征信息;然后将其特征输入所设计的多任务网络,通过最小化身份和属性联合三元组损失调整网络模型参数,共同完成行人身份和属性判别双分支网络的训练;最后用训练好的模型提取行人特征,用于行人再识别任务,同时实现行人属性的判断.在Market-1501和DukeMTMC-reID这2个数据集上的实验证明,文中网络在行人再识别任务中所提取的特征更具有表征力,识别精度优于现有方法,并且能完成属性识别任务.     

基于Darknet网络和YOLOv3算法的船舶跟踪识别

针对我国沿海与内陆水域区域视频监控处理存在实际利用率低、误差率大、无识别能力、需人工参与等问题，提出基于Darknet网络模型结合YOLOv3算法的船舶跟踪识别方法实现船舶的跟踪并实时检测识别船舶类型，解决了重要监测水域船舶跟踪与识别问题。该方法提出的Darknet网络引入了残差网络的思想，采用跨层跳跃连接方式以增加网络深度，构建船舶深度特征矩阵提取高级船舶特征进行组合学习，得到船舶特征图。在此基础上，引入YOLOv3算法实现基于图像的全局信息进行目标预测，将目标区域预测和目标类别预测整合于单个神经网络模型中。加入惩罚机制来提高帧序列间的船舶特征差异。通过逻辑回归层作二分类预测，实现在准确率较高的情况下快速进行目标跟踪与识别。实验结果表明，提出的算法在30 frame/s的情况下，平均识别精度达到89.5%，与传统以及深度学习算法相比，不仅具有更好的实时性、准确性，对各种环境变化具有较好的鲁棒性，而且可以识别多种船舶的类型及其重要部位。     

融合深度残差网络和字典学习的肺炎检测

由于空气污染与吸烟等原因, 肺炎已成为人类死亡率最高的疾病之一. 随着机器学习与深度学习技术在医疗图像检测上的应用, 为临床专家诊断各类疾病提供了帮助. 但由于缺少有效的配对肺部X射线数据集, 以及现有针对肺炎检测的方法均采用不是针对肺炎任务的普遍分类模型, 难以发现肺炎图像与正常图像的细微差别, 导致识别失败. 为此, 本文通过数据裁剪、旋转等方式扩充数据集中的正常图像; 再使用50层深度残差网络对胸部X射线中的浅层肺炎特征进行学习; 然后, 通过两层字典对残差网络学习到的肺炎特征进行更深度的抽象和学习, 发现不同肺部图像之间的微小差别; 最后, 融合残差网络和字典学习提取到的多级肺炎特征, 构建肺炎检测模型. 为了验证算法的有效性, 在Chest X-ray肺炎数据集上评估肺炎检测模型的性能. 根据测试结果, 本文提出模型的检测准确率为97.12%; 指标测试中, 精度与召回率之间的调和平均数上的得分为97.73%. 与现有方法相比, 获得了更高的识别精度.     

基于计算机DCGAN数据增强的YOLOv5光伏电池板热斑检测方法

针对光伏电站巡检过程中,光伏电池板热斑样本少,现有目标识别算法检测精度低的问题,提出一种将深度卷积对抗生成网络DCGAN与YOLOv5目标识别算法相结合的光伏电池板热斑检测方法。该方法通过搭建DCGAN网络进行数据增强,改进YOLOv5网络的数据增强模块,获得数量更充足、特征更丰富的训练数据。对原始图像、常规数据增强和DCGAN数据增强的数据集在YOLOv5网络中进行训练,并对检测模型的精度进行对比。实验结果表明,与常规YOLOv5目标识别模型相比,本文采用DCGAN网络提高了数据集的图像质量,减少因样本过少而引起的训练不充分和热斑检测精度低的问题,平均精度较常规模型提高1.72%。该方法有助于提高光伏电站巡检效率,保障太阳能电池组件正常运行。     

基于深度SSD改进模型的传动设备状态在线监测研究

针对现有传动设备在线监测算法存在的检测精度地、效率差等问题,提出一种基于改进SSD网络模型的在线检测算法。先对故障集进行预处理,通过滤波调制、共振解调等环节滤除原始故障集的噪声干扰;以VGG-16为基础设计了SSD网络结构,同时增加了辅助卷积层和预测层;对SSD网络模型进行改进,引入了注意力机制模块和特征增强模块,改善模型各层的数据共享性能同时提高了模型的数据训练效率;基于通道拼合方式对故障数据进行多尺度特征融合,并优化SSD模型的各层金字塔结构,以更好的匹配先验框及选择最佳的损失函数。实验结果显示,提出算法的传动设备故障检测率达到98.8%,同时算法的检测效率也优于现有算法。     

基于改进YOLOv5的目标检测算法研究

YOLOv5是目前单阶段目标检测性能较好的算法,但对目标边界回归的精确度不高,难以适用对预测框交并比要求较高的场景。基于YOLOv5算法,提出一种对硬件要求低、模型收敛速度快、目标框准确率高的新模型YOLO-G。改进特征金字塔结构（FPN）,采用跨层级联的方式融合更多的特征,一定程度上防止了浅层语义信息的丢失,同时加深金字塔深度,对应增加检测层,使各种锚框的铺设间隔更加合理;其次把并行模式的注意力机制融入到网络结构中,赋予空间注意力模块和通道注意力模块相同的优先级,以加权融合的方式提取注意力信息,使网络可根据对空间和通道注意力的关注程度得到混合域注意力;通过降低网络的参数量和计算量对网络进行轻量化处理,防止因模型复杂度提升造成实时性能的损失。使用PASCAL VOC的2007、2012两个数据集来验证算法的有效性,YOLO-G比YOLOv5s的参数量减少了4.7%,计算量减少了47.9%,而mAP@0.5提高了3.1个百分点,mAP@0.5：0.95提高了5.6个百分点。     

基于深度学习的轻量级和多姿态人脸识别方法

目前基于深度学习的人脸识别方法存在识别模型参数量大、特征提取速度慢的问题,而且现有人脸数据集姿态单一,在实际人脸识别任务中无法取得好的识别效果。针对这一问题建立了一种多姿态人脸数据集,并提出了一种轻量级的多姿态人脸识别方法。首先,使用多任务级联卷积神经网络（MTCNN）算法进行人脸检测,并且使用MTCNN最后包含的高层特征做人脸跟踪;然后,根据检测到的人脸关键点位置来判断人脸姿态,通过损失函数为ArcFace的神经网络提取当前人脸特征,并将当前人脸特征与相应姿态的人脸数据库中的人脸特征比对得到人脸识别结果。实验结果表明,提出方法在多姿态人脸数据集上准确率为96.25%,相较于单一姿态的人脸数据集,准确率提升了2.67%,所提方法能够有效提高识别准确率。     

基于深度神经网络的肺炎图像识别模型

当前的肺炎图像识别算法面临两个问题：一是肺炎特征提取器使用的迁移学习模型在源数据集与肺炎数据集上图像差异较大，所提取的特征不能很好地契合肺炎图像；二是算法使用的softmax分类器对高维特征处理能力不够强，在识别准确率上仍有提升的空间。针对这两个问题，提出了一种基于深度卷积神经网络的肺炎图像识别模型。首先使用ImageNet数据集训练好的GoogLeNet Inception V3网络模型进行特征提取；其次，增加了特征融合层，使用随机森林分类器进行分类预测。实验在Chest X-Ray Images肺炎标准数据集上进行。实验结果表明，该模型的识别准确率、敏感度、特异度的值分别达到96.77%、97.56%、94.26%。在识别准确率以及敏感度指标上，与经典的GoogLeNet Inception V3+Data Augmentation （GIV+DA）算法相比，所提模型分别提高了1.26、1.46个百分点，在特异度指标上已接近GIV+DA算法的最优结果。     

基于聚类关联网络的群组行为识别

目前群组行为识别方法没有充分利用群组关联信息而导致群组识别精度无法有效提升,针对这个问题,提出了基于近邻传播算法（AP）的层次关联模块的深度神经网络模型,命名为聚类关联网络（CRN）。首先,利用卷积神经网络（CNN）提取场景特征,再利用区域特征聚集提取场景中的人物特征。然后,利用AP的层次关联网络模块提取群组关联信息。最后,利用长短期记忆网络（LSTM）融合个体特征序列与群组关联信息,并得到最终的群组识别结果。与多流卷积神经网络（MSCNN）方法相比,CRN方法在Volleyball数据集与Collective Activity数据集上的识别准确率分别提升了5.39与3.33个百分点。与置信度能量循环网络（CERN）方法相比,CRN方法在Volleyball数据集与Collective Activity数据集上的识别准确率分别提升了8.7与3.14个百分点。实验结果表明,CRN方法在群体行为识别任务中拥有更高的识别准确精度。     

基于聚类关联网络的群组行为识别

目前群组行为识别方法没有充分利用群组关联信息而导致群组识别精度无法有效提升，针对这个问题，提出了基于近邻传播算法（AP）的层次关联模块的深度神经网络模型，命名为聚类关联网络（CRN）。首先，利用卷积神经网络（CNN）提取场景特征，再利用区域特征聚集提取场景中的人物特征。然后，利用AP的层次关联网络模块提取群组关联信息。最后，利用长短期记忆网络（LSTM）融合个体特征序列与群组关联信息，并得到最终的群组识别结果。与多流卷积神经网络（MSCNN）方法相比，CRN方法在Volleyball数据集与Collective Activity数据集上的识别准确率分别提升了5.39与3.33个百分点。与置信度能量循环网络（CERN）方法相比，CRN方法在Volleyball数据集与Collective Activity数据集上的识别准确率分别提升了8.7与3.14个百分点。实验结果表明，CRN方法在群体行为识别任务中拥有更高的识别准确精度。     

基于生成对抗网络的知识蒸馏数据增强

在图像分类和工业视觉检测过程中,缺陷样本量少导致神经网络分类器训练效率低及检测精度差,直接采用原始的离散标签又无法使网络分类器学习到不同类别间的相似度信息。针对上述问题,在区域丢弃算法的基础上,提出一种基于生成对抗网络的知识蒸馏数据增强算法。使用补丁对丢弃区域进行填补,减少区域丢弃产生的非信息噪声。在补丁生成网络中,保留生成对抗网络的编码器-解码器结构,利用编码器卷积层提取特征,通过解码器对特征图上采样生成补丁。在样本标签生成过程中,采用知识蒸馏算法中的教师-学生训练模式,按照交叉检验方式训练教师模型,根据教师模型生成的软标签对学生模型的训练进行指导,提高学生模型对特征的学习能力。实验结果表明,与区域丢弃算法相比,该算法在CIFAR-100、CIFAR-10数据集图像分类任务上的Top-1 Err、Top-5 Err分别降低3.1、0.8、0.5、0.6个百分点,在汽车转向器轴承数据集语义分割任务上的平均交并比和识别准确率分别提高2.8、2.3个百分点。     

基于语义信息跨层特征融合的细粒度鸟类识别

有效识别各种鸟类目标具有重要的生态环境保护意义。针对不同种类鸟类之间差别细微、识别难度大等问题,提出一种基于语义信息跨层特征融合的细粒度鸟类识别模型。该模型由区域定位网络、特征提取网络和一种跨层特征融合网络(Cross-layer Feature Fusion Network,CFF-Net)组成。区域定位网络在没有局部语义标注的情况下,自动定位出局部有效信息区域;特征提取网络提取局部区域图像特征和全局图像特征;CFF-Net对多个局部和全局特征进行融合,提高最终分类性能。结果表明,该方法在Caltech-UCSD Birds200-2011(CUB200-2011)鸟类公共数据集上,取得了87.8%的分类准确率,高于目前主流的细粒度鸟类识别算法,表现出优异的分类性能。     

SAR图像港口船只的实时解析算法

SAR图像较大难以实时运行且船只目标较小难以被识别,为此一种压缩级联深层神经网络算法被提出以实现对众多船只目标的分割定位识别。构建3个不同的卷积神经网络实现特征提取,引入级联结构融合不同网络输出的特征图实现网络的轻量化,融合后的特征输入金字塔池化模块实现特征细化,分类并解析。在Google Earth图像数据集中的实验结果表明,多分支网络的级联有助于大尺寸图像中目标特征的分散提取,分级的模型压缩有助于提升识别速度。     

基于深度注意力网络的课堂教学视频中学生表情识别与智能教学评估

为了解决复杂课堂场景下学生表情识别的遮挡的问题,同时发挥深度学习在智能教学评估应用上的优势,提出了一种基于深度注意力网络的课堂教学视频中学生表情识别模型与智能教学评估算法.构建了课堂教学视频库、表情库和行为库,利用裁剪和遮挡策略生成多路人脸图像,在此基础上构建了多路深度注意力网络,并通过自注意力机制为多路网络分配不同权...