通道门控Res2Net卷积神经网络自动调制识别

针对低信噪比条件下自动调制识别准确率不高的问题,提出了通道门控Res2Net卷积神经网络自动调制识别模型。该模型主要由二维卷积神经(Two-dimensional Convolutional Neural Network, 2D-CNN)网络、多尺度残差网络(Residual 2-network, Res2Net)、压缩与激励网络(Squeeze-and-Excitation Network, SENet)和长短期记忆(Long Short-Term Memory, LSTM)网络组成,通过卷积从原始I/Q数据中提取多尺度特征,结合门控机制对特征通道进行权重调整,并利用LSTM对卷积所得特征进行序列建模,确保数据特征被有效挖掘,从而提升自动调制识别的准确率。在基准数据集RML2016.10a下的调制识别实验表明,所提模型在信噪比为12 dB时识别精度为92.68%,在信噪比2 dB以上时平均识别精度大于91%,较经典CLDNN模型、LSTM模型和同类型PET-CGDNN模型、CGDNet模型能取得更高的调制类型识别准确率。     

基于多尺度特征结合细节恢复的单幅图像去雾方法

为提高单幅图像去雾方法的准确性及其去雾结果的细节可见性,该文提出一种基于多尺度特征结合细节恢复的单幅图像去雾方法。首先,根据雾在图像中的分布特性及成像原理,设计多尺度特征提取模块及多尺度特征融合模块,从而有效提取有雾图像中与雾相关的多尺度特征并进行非线性加权融合。其次,构造基于所设计多尺度特征提取模块和多尺度特征融合模块的端到端去雾网络,并利用该网络获得初步去雾结果。再次,构造基于图像分块的细节恢复网络以提取细节信息。最后,将细节恢复网络提取出的细节信息与去雾网络得到的初步去雾结果融合得到最终清晰的去雾图像,实现对去雾后图像视觉效果的增强。实验结果表明,与已有代表性的图像去雾方法相比,所提方法能够对合成图像及真实图像中的雾进行有效去除,且去雾结果细节信息保留完整。     

融合双层注意力与多流卷积的肌电手势识别记忆网络

针对表面肌电信号(surface electromyography, sEMG)手势识别使用卷积神经网络(convolutional neural network, CNN)提取特征不够充分,且忽略时序信息而导致识别精度不高的问题,本文创新性地提出了一种融合双层注意力与多流卷积神经网络(multi-stream convolutional neural network, MS-CNN)的sEMG手势识别记忆网络模型。首先,利用滑动窗口生成的表面肌电图像作为该模型的输入;然后在MS-CNN中嵌入通道注意力层(channel attention module, CAM),弱化无关信息,使网络能够更加专注sEMG的有效特征;其次,通过长短期记忆网络(long short term memory network, LSTM)对输入的特征进行时序上的激励,关注更多sEMG的时序信息,让网络在时间维度上拥有更强的学习能力;最后,采用时序注意力(time-sequence attention, TSA)层对LSTM的状态进行关注,从而更好地学习重要肌肉信息,提高手势识别精度。在NinaPro数据集上...     

结合多尺度特征融合和多输入多输出编-解码器的去模糊算法

针对相机抖动、拍摄物体快速运动以及低快门速度等因素造成的图像非均匀模糊,提出一种结合多尺度特征融合和多输入多输出编-解码器的去模糊算法。首先使用多尺度特征提取模块来提取较小尺度模糊图像的初始特征,该模块使用扩张卷积来以较少的参数量获得更大的感受野。其次,通过特征注意力模块来自适应地学习不同尺度特征中的有效信息,该模块利用小尺度图像的特征来生成注意图,能够有效地减少冗余特征。最后,使用多尺度特征渐进融合模块逐步融合不同尺度的特征,使得不同尺度特征信息能够进行互补。相比以往的使用多个子网堆叠的多尺度方法,文中使用单个网络就能提取多尺度特征,从而降低了训练难度。为了评估网络的去模糊效果和泛化性能,提出的算法在基准数据集GoPro、HIDE和真实数据集RealBlur上均进行了测试。在GoPro和HIDE数据集上的峰值信噪比值分别为31.73 dB和29.39 dB,结构相似度值分别为0.951和0.923,其结果均高于目前先进的去模糊算法,并且在真实数据集RealBlur上也取得了最佳效果。实验结果表明,提出的去模糊算法相比现有算法去模糊更为彻底,能有效地复原图像的边缘轮廓和纹理细节信息,并且能够提升后续高级计算机视觉任务的鲁棒性。     

基于多尺度注意力CNN的SAR遥感目标识别

目标识别是合成孔径雷达（Synthetic Aperture Radar,SAR）图像解译的重要步骤。鉴于卷积神经网络（Convolutional Neural Network, CNN）在自然图像分类领域表现优越,基于CNN的SAR图像目标识别方法成为了当前的研究热点。SAR图像目标的散射特征往往存在于多个尺度当中,且存在固有的噪声斑,含有冗余信息,因此,SAR图像目标智能识别成为了一项挑战。针对以上问题,本文提出一种多尺度注意力卷积神经网络,结合多尺度特征提取和注意力机制,设计了基于注意力的多尺度残差特征提取模块,实现了高精度的SAR遥感图像目标识别。该方法在MSTAR数据集10类目标识别任务中的总体准确率达到了99.84%,明显优于其他算法。在测试集加入4种型号变体后,10类目标识别任务中的总体准确率达到了99.28%,验证了该方法在复杂情况下的有效性。     

Face anti-spoofing based on multi-modal and multi-scale features fusion

Face anti-spoofing is used to assist face recognition system to judge whether the detected face is real face or fake face. In the traditional face anti-spoofing methods, features extracted by hand are used to describe the difference between living face and fraudulent face. But these handmade features do not apply to different variations in an unconstrained environment. The convolutional neural network (CNN) for face deceptions achieves considerable results. However, most existing neural network-based methods simply use neural networks to extract single-scale features from single-modal data, while ignoring multi-scale and multi-modal information. To address this problem, a novel face anti-spoofing method based on multi-modal and multi-scale features fusion ( MMFF) is proposed. Specifically, first residual network ( Resnet )-34 is adopted to extract features of different scales from each modality, then these features of different scales are fused by feature pyramid network (FPN), finally squeeze-and-excitation fusion ( SEF) module and self-attention network ( SAN) are combined to fuse features from different modalities for classification. Experiments on the CASIA-SURF dataset show that the new method based on MMFF achieves better performance compared with most existing methods.     

基于改进生成对抗网络的红外图像增强算法

针对红外图像细节分辨率不高、目标边缘模糊等，提出一种基于改进生成对抗网络的红外图像增强算法。首先，基于编码解码网络U-Net构建生成器，优化U-Net跳跃连接方式，融合全局上下文模块，实现全局和局部特征的上下文建模；然后，基于胶囊网络构建鉴别器，结合Res2Net改进胶囊网络结构，并对胶囊网络全连接层进行反卷积重构，实现多尺度图像特征提取，减少模型参数冗余。实验表明，与当前主流算法相比，该算法能有效突出细节信息、抑制噪声，提高图像分辨率和视觉效果。     

多分辨率融合输入的U型视网膜血管分割算法

针对视网膜血管拓扑结构不规则、形态复杂和尺度变化多样的特点,该文提出一种多分辨率融合输入的U型网络(MFIU-Net),旨在实现视网膜血管精准分割。设计以多分辨率融合输入为主干的粗略分割网络,生成高分辨率特征。采用改进的ResNeSt代替传统卷积,优化血管分割边界特征;将并行空间激活模块嵌入其中,捕获更多的语义和空间信息。构架另一U型精细分割网络,提高模型的微观表示和识别能力。一是底层采用多尺度密集特征金字塔模块提取血管的多尺度特征信息。二是利用特征自适应模块增强粗、细网络之间的特征融合,抑制不相关的背景噪声。三是设计面向细节的双重损失函数融合,以引导网络专注于学习特征。在眼底数据用于血管提取的数字视网膜图像(DRIVE)、视网膜结构分析(STARE)和儿童心脏与健康研究(CHASE_DB1)上进行实验,其准确率分别为97.00%, 97.47%和97.48%,灵敏度分别为82.73%, 82.86%和83.24%,曲线下的面积(AUC)值分别为98.74%, 98.90%和98.93%。其模型整体性能优于现有算法。     

基于改进U Net模型的焊缝特征提取

针对基于激光视觉自动焊接过程中,出现焊缝特征占比失衡,焊接偏移的问题,提出一种改进U Net模型,在U Net网络模型的基础上融合可学习的调整器模块,在编码块中接入特征增强模块,减少了弧光干扰,提升了焊缝特征提取的精度。以管道自动焊接机器人作为图像采集平台,设计了网络训练模型,同时辅以数据增强防止网络过拟合,实验结果表明,改进型U Net算法的像素分割准确率(acc)、平均交并比(mIou)、平均像素精确度(mpa)分别为9934%、8936%、9562%,与传统阈值分割算法、FCN算法、U Net算法、PSPNet算法相比,本文的精度指标最优,在强弧光干扰环境下能准确提取出焊缝特征,具有抗噪能力强,识别准确率高的优点。     

Feature refinement for image-based driver action recognition via multi-scale attention convolutional neural network

Driver distraction has currently been a global issue causing the dramatic increase of road accidents and casualties. However, recognizing distracted driving action remains a challenging task in the field of computer vision, since inter-class variations between different driver action categories are quite subtle. To overcome this difficulty, in this paper, a novel deep learning based approach is proposed to extract fine-grained feature representation for image-based driver action recognition. Specifically, we improve the existing convolutional neural network from two aspects: (1) we employ multi-scale convolutional block with different receptive fields of kernel sizes to generate hierarchical feature map and adopt maximum selection unit to adaptively combine multi-scale information; (2) we incorporate an attention mechanism to learn pixel saliency and channel saliency between convolutional features so that it can guide the network to intensify local detail information and suppress global background information. For experiment, we evaluate the designed architecture on multiple driver action datasets. The quantitative experiment result shows that the proposed multi-scale attention convolutional neural network (MSA-CNN) obtains the state of the art performance in image-based driver action recognition.     

基于双注意力机制的雾天图像清晰化算法研究

针对传统去雾算法容易依赖先验知识以及恢复出来的清晰图像会产生颜色失真等问题,本文提出一种基于双注意力机制的雾天图像清晰化算法。首先将雾图输入编码器,经过下采样后得到特征图像;特征提取模块将多个特征提取基本块联结在一起,每个基本块由局部残差学习和特征注意模块组成,提高图像质量以及图像特征信息的利用率,增加网络训练的稳定性;然后通过通道注意力与多尺度空间注意力并行的结构处理特征图像,使得网络更加关注细节特征,提取更多关键信息,同时提高网络效率;最后将融合后的特征图像输入解码器中,经过多级映射,得到与输入大小匹配的雾密度图。实验结果表明,不论是对合成雾天图像或者真实雾天图像,本文算法能够高效地进行去雾处理,得到更自然的清晰图像。     

融合子空间共享特征的多尺度跨模态行人重识别方法

跨模态行人重识别(Re-ID)是智能监控系统所面临的一项具有很大挑战的问题,现有的跨模态研究方法中主要基于全局或局部学习表示有区别的模态共享特征。然而,很少有研究尝试融合全局与局部的特征表示。该文提出一种新的多粒度共享特征融合(MSFF)网络,该网络结合了全局和局部特征来学习两种模态的不同粒度表示,从骨干网络中提取多尺度、多层次的特征,全局特征表示的粗粒度信息与局部特征表示的细粒度信息相互协同,形成更具有区别度的特征描述符。此外,为使网络能够提取更有效的共享特征,该文还针对网络中的两种模态的嵌入模式提出了子空间共享特征模块的改进方法,改变传统模态特征权重的特征嵌入方式。将该模块提前放入骨干网络中,使两种模态的各自特征映射到同一子空间中,经过骨干网络产生更丰富的共享权值。在两个公共数据集实验结果证明了所提方法的有效性,SYSU-MM01数据集最困难全搜索单镜头模式下平均精度mAP达到了60.62%。     

Multi-scale aware dual path network for face detection in resource-constrained edge computing environment

Aiming at the problem that face detectors with complex deep neural structures are difficult to deploy in the resource-constrained edge computing environment,to reduce the resource consumption while maintain the accuracy in complex scenes such as multi-scale face changes,occlusion,blur,and illumination,SDPN(multi-scale aware dual path network) for face detection was proposed.The Face-ResNet (face residual neural network) was improved,and a dual path shallow feature extractor was used to understand the multi-scale information of the image through parallel branches.Then the deep and shallow feature fusion module,a combination of the underlying image information and the high-level semantic feature,was used in conjunction with the multi-scale awareness training strategy to supervise the multi-branch learning discriminating features.The experimental results show that SDPN can extract more diversified features,which effectively improve the accuracy and robustness of face detection while maintaining the efficiency of the model and low inference delay.     

基于1（1/2）维谱与K-L变换的被动声纳目标识别

采用基于1（1/2）维谱分析与K-L变换相结合的特征提取方法,获取被动声纳噪声信号的有效识别信息,对被动声纳的目标信号进行分类。首先对被动声纳噪声进行1（1/2）维谱子带能量的特征提取,然后运用K-L变换实现高维特征向量的降维,剔除冗余特征,并以BP神经网络作为分类器对三类目标进行识别与分类。计算机仿真结果表明,该方法具有较好的分类效果和稳健性。     

引入自上向下特征融合的小目标检测算法

针对原始SSD(Single Shot Multibox Detector)算法未充分利用各特征层之间关系导致浅层特征层缺乏小目标语义信息的问题,为了提高对小目标的检测能力,提出了一种结合PANet多尺度特征融合网络和自上向下特征融合路径的TTB-SSD(Top to Bottom SSD)改进算法。首先,使用PANet多尺度特征融合网络对特征进行反复提取,从而获得丰富的多尺度语义信息;然后,使用一种深层特征融合模块将浅层特征层的空间信息传递到深层特征层,进而更准确地对小目标进行定位;最后,为了增强浅层特征层的语义信息,构造了自上向下的特征融合路径,从而强化浅层对小目标检测的准确率。实验结果表明,在PASCAL VOC2007测试集检测的mAP(Mean Average Precision)值达到80.5%,对目标的mAP较原始SSD提高了5.7%,证明了该算法对小目标检测的有效性。     

基于多尺度特征融合和注意力机制的医学图像分割网络

针对传统编解码结构的医学图像分割网络存在特征信息利用率低、泛化能力不足等问题,该文提出了一种结合编解码模式的多尺度语义感知注意力网络(multi-scale semantic perceptual attention network,MSPA-Net) 。首先,该网络在解码路径加入双路径多信息域注意力模块(dual-channel multi-information domain attention module,DMDA) ,提高特征信息的提取能力;其次,网络在级联处加入空洞卷积模块(dense atrous convolution module,DAC) ,扩大卷积感受野;最后,借鉴特征融合思想,设计了可调节多尺度特征融合模块 (adjustable multi-scale feature fusion,AMFF) 和双路自学习循环连接模块(dual self-learning recycle connection module,DCM) ,提升网络的泛化性和鲁棒性。为验证网络的有效性,在CVC-ClinicDB、ETIS-LaribPolypDB、COVID-19 CHEST X-RAY、Kaggle_3m、ISIC2017和Fluorescent Neuronal Cells等数据 集上进行验证,实验结果表明,相似系数分别达到了94.96%、92.40%、99.02%、90.55%、92.32%和75.32%。因此,新的分割网络展现了良好的泛化能力,总体性能优于现有网络,能够较好实现通用医学图像的有效分割。     

红外与可见光图像注意力生成对抗融合方法研究

目前,基于深度学习的融合方法依赖卷积核提取局部特征,而单尺度网络、卷积核大小以及网络深度的限制无法满足图像的多尺度与全局特性.为此,本文提出了红外与可见光图像注意力生成对抗融合方法.该方法采用编码器和解码器构成的生成器以及两个判别器.在编码器中设计了多尺度模块与通道自注意力机制,可以有效提取多尺度特征,并建立特征通道长...     

基于ConvGRU和注意力特征融合的人体动作识别

在动作识别任务中,如何充分学习和利用视频的空间特征和时序特征的相关性,对最终识别结果尤为重要。针对传统动作识别方法忽略时空特征相关性及细小特征,导致识别精度下降的问题,本文提出了一种基于卷积门控循环单元(convolutional GRU, ConvGRU)和注意力特征融合(attentional feature fusion,AFF) 的人体动作识别方法。首先,使用Xception网络获取视频帧的空间特征提取网络,并引入时空激励(spatial-temporal excitation,STE) 模块和通道激励(channel excitation,CE) 模块,获取空间特征的同时加强时序动作的建模能力。此外,将传统的长短时记忆网络(long short term memory, LSTM)网络替换为ConvGRU网络,在提取时序特征的同时,利用卷积进一步挖掘视频帧的空间特征。最后,对输出分类器进行改进,引入基于改进的多尺度通道注意力的特征融合(MCAM-AFF)模块,加强对细小特征的识别能力,提升模型的准确率。实验结果表明:在UCF101数据集和HMDB51数据集上分别达到了95.66%和69.82%的识别准确率。该算法获取了更加完整的时空特征,与当前主流模型相比更具优越性。     

基于新型多尺度注意力机制的密集人群计数算法

密集人群计数是计算机视觉领域的一个经典问题,仍然受制于尺度不均匀、噪声和遮挡等因素的影响.该文提出一种基于新型多尺度注意力机制的密集人群计数方法.深度网络包括主干网络、特征提取网络和特征融合网络.其中,特征提取网络包括特征支路和注意力支路,采用由并行卷积核函数组成的新型多尺度模块,能够更好地获取不同尺度下的人群特征,以...     

融合注意力线性特征多样化的DR分级模型

糖尿病视网膜病变(diabetic retinopathy, DR)是目前人类的主要致盲疾病之一。针对DR数据集中样本类间差异小和类分布不均衡等制约分级性能提高的问题,本文提出一种融合注意力线性特征多样化(fusion of attention linear feature diversification, FALFD)的分级算法。该算法首先用改进的Res2Net残差网络作为模型骨干来增大感受野,进一步提高网络捕捉特征信息的能力;其次引入自适应特征多样化模块(adaptive feature diversification module, AFDM)对眼底图像可分辨的微小病理特征进行识别,获得具有高语义信息的局部特征,避免单一特征区域的限制,进而提高分级准确度;再后利用双线性注意力融合模块(bilinear attention fusion module, BAFM)增加可判别区域特征的网络权重占比;最后采用正则化焦点损失(focal loss, FL)进一步提升算法的分类性能。在IDRID数据集上,灵敏度和特异性分别为94.20%和97.05%,二次加权系数为87.83%;在APTO...