融合多元经验模态分解与Hilbert空间填充曲线的sEMG处理方法

基于卷积神经网络(convolutional neural network, CNN)的表面肌电信号(surface electromygraphy, sEMG)手势识别算法通常将一维sEMG转换成二维肌电图作为CNN的输入。针对sEMG瞬时样本量偏少、以及一维sEMG转换成二维肌电图时带来的局部时序特征丢失等问题,提出了将多元经验模态分解(multivariate empirical mode decomposition, MEMD)算法与Hilbert空间填充曲线相结合的方法,以提升手势识别算法的准确率。采用开源数据集NinaPro-DB1作为实验数据集;通过MEMD算法对sEMG进行分解;将分解后的本征模态函数(intrinsic mode functions, IMFs)作为Hilbert曲线的填充域(Hilb-IMFs)映射成二维肌电图;选择DenseNet作为手势识别的基本网络。实验结果表明,提出的方法相对于传统信号升维方法在手势识别准确率上约有4%的性能提升,验证了该方法的有效性。     

注意力引导梯形金字塔融合网络识别新冠肺炎X射线影像

新型冠状病毒肺炎(corona virus disease 2019,COVID-19)严重影响人类社会和经济的发展,威胁人类的健康。如何更准确、快速地排查感染病毒的患者,使用卷积神经网络(convolutional neural network, CNN)的方法识别COVID-19胸部X射线影像,完成计算机自动辅助诊断。但是,由于识别精度不高,难以准确判断是否感染了COVID-19。为了提高网络模型对COVID-19胸部X射线影像的识别性能,首先提出注意力引导梯形金字塔融合网络(attention steered trapezoid pyramid fusion network, ASTPNet),该网络可以附加在不同的CNN上,有效地利用模型中深层与浅层网络的特点;其次提出注意力引导块(attention steered block, AS Block),通过通道和空间注意力,强调通道和空间中的有效语义信息,弱化无效的干扰信息,高效地聚合加权信息。最终实验结果表明：将ASTPNet附加在VGG16/19、ResNet34/50和ResNeXt上,识别精度有了显著提升;应用于自建的C...     

基于卷积神经网络与注意力机制的高光谱图像分类

由于浅层卷积神经网络(convolutional neural network,CNN)模型感受野的限制,无法捕获远距离特征,在高光谱图像 (hyperspectral image,HSI) 分类问题中无法充分利用图像空间-光谱信息,很难获得较高精度的分类结果。针对上述问题,本文提出了一种基于卷积神经网络与注意力机制的模型(model based on convolutional neural network and attention mechanism,CNNAM),该模型利用CA (coordinate attention)对图像通道数据进行位置编码,并利用以自注意力机制为核心架构的Transformer模块对其进行远距离特征提取以解决CNN感受野的限制问题。CNNAM在Indian Pines和Salinas两个数据集上得到的总体分类精度分别为97.63%和99.34%,对比于其他模型,本文提出的模型表现出更好的分类性能。另外,本文以是否结合CA为参考进行了消融实验,并证明了CA在CNNAM中发挥重要作用。实验证明将传统CNN与注意力机制相结合可以在HSI分类问题中获得更高的分类精度。     

基于CRNN混合神经网络的多语种识别

在语种识别过程中,为提取语音信号中的空间特 征以及时序特征,从而达到提高多语 种识别准确率的目的,提出了一种利用卷积循环神经网络(convolutional recurrent neural network,CRNN)混合神经网络的多语种识别模型。该模型首先提 取语音信号的声学特征;然后将特征输入到卷积神经网络(convolutional neural network,CNN) 提取低维度的空间特征;再通过空 间金字塔池化层(spatial pyramid pooling layer,SPP layer) 对空间特征进行规整,得到固定长度的一维特征;最后将其输入到循环神经 网络(recurrenrt neural network,CNN) 来判别语种信息。为验证模型的鲁棒性,实验分别在3个数据集上进行,结果表明:相 比于传统的CNN和RNN,CRNN混合神经网络对不同数据集的语种识别 准确率均有提高,其中在8语种数据集中时长为5 s的语音上最为明显,分别提高了 5.3% 和6.1%。     

基于多尺度卷积特征融合的癫痫脑电信号识别

脑电信号(electroencephalography,EEG)已成为医生诊断神经系统疾病最 广泛使用的工具,实现癫痫EEG的自动识别对 于癫痫患者的临床诊断和治疗具有重要意义。为了提高癫痫EEG的识别精度,提出了一 种基于多尺 度卷积特征融合的癫痫EEG自动识别模型。首先采用多尺度卷积特征融合方法提取多粒 度数据特征, 实现卷积神经网络(convolutional neural network,CNN)中不同层次的信息互补;然后经过长短期记忆网络(long short-term memory network,LSTM)提取时间 特征,利用 softmax分类器给出最终的识别结果。为了评估提出方法的识别性能,在波恩大学癫痫病研 究中心数据集 中进行实验,并与CNN-LSTM模型、单一的LSTM等模型的识别性能进行了比较,实验结果表 明,提出 方法的识别精度明显高于其余方法, 平均可达到99.19%。该模型能够 有效识别癫痫EEG类别,具有较高的识别性能和临床应用潜力。     

点击率的深度交叉注意力预估模型

为了区分不同高阶交叉特征的重要程度并剔除冗余交叉特征,提高点击率的预估精度,提出了一种深度交叉注意力预估网络(deep cross attention prediction network, DAPN)模型。它将具有稀疏高维特征的输入信息表示为低维稠密向量后,分别送入因子分解机(factorization machine, FM)和深度交叉注意力层(deep cross attention, DCA)。FM通过一阶特征和二阶特征交叉挖掘训练数据中从未出现或者很少出现的低阶交叉特征。DCA层利用缩放点积注意力机制(dot-product attention,DP＿Att)设计交叉注意力层,用于区分高阶交叉特征的重要度,并设计深度神经网络(deep neural network, DNN)实现对高阶交叉特征建模。仿真表明,DAPN在MovieLens-1m和Avazu等公开数据集上均具有良好的预估性能,它使用并行结构能同时有效地学习低阶和高阶交叉特征,提高预估精度。     

基于神经网络的无线信道场景识别

无线信道场景识别对于无线资源调度和系统性能的优化等具有重要意义.文中基于QuaDriGa平台研究了反向传播神经网络(back propagation neural network,BPNN)和卷积神经网络(convolutional neural networks,CNN)在无线信道场景识别中的应用.首先,利用QuaD...     

基于生成式对抗网络和多模态注意力机制的扩频与常规调制信号识别方法

针对低信噪比条件下的扩频与常规调制信号分类精度低的问题,该文提出一种基于生成式对抗网络(GAN)、卷积神经网络(CNN)和长短期记忆(LSTM)网络的多模态注意力机制信号调制识别方法。首先生成待识别信号的时频图像(TFIs),并利用GAN实现TFIs降噪处理;然后将信号的同相正交数据(I/Q data)与TFIs作为模型输入,并搭建基于CNN的TFIs识别支路和基于LSTM的I/Q数据识别支路;最后,在模型中添加注意力机制,增强I/Q数据和TFIs中重要特征对分类结果的决定作用。实验结果表明,该文所提方法相较于单模态识别模型以及其它基线模型,整体分类精度有效提升2%～7%,并在低信噪比条件下具备更强的特征表达能力和鲁棒性。     

结合LSTM与CNN的野外车辆声信号分类

针对野外环境下微声传感器采集的小型轮式车、大型轮式车和履带车3种车辆声信号受风噪影响严重、分类性能较低的问题,提出了一种长短时记忆网络(LSTM)与多尺度、多层次特征融合卷积神经网络(CNN)相结合的分类算法——野外车辆识别算法(FVNet).该算法先采用一层LSTM网络提取声信号的时序特征,充分利用声信号的长时依赖关...     

基于膨胀卷积的多尺度焊缝缺陷检测算法

本文针对焊缝缺陷尺度变化不一导致的检测率效果不理想,提出了一种基于更快地区域卷积神经网络(faster region-based convolutional neural network,Faster R-CNN) 对焊缝缺陷检测的改进算法。算法利用膨胀卷积在不同扩张率下进行特征融合,结 合不同感受野下的卷积核更全面地提取不同尺度的特征信息,来提升目标的检测精度。同时 利用深度可分离卷积,来对模型进行压缩,提高检测速度。实验表明,改进后的网络在保证 运行速度的同时,能够提高检测速度,检测精度可以达到72%。     

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。     

Spatiotemporal emotion recognition based on 3D time-frequency domain feature matrix

The research of emotion recognition based on electroencephalogram (EEG) signals often ignores the relatedinformation between the brain electrode channels and the contextual emotional information existing in EEG signals,which may contain important characteristics related to emotional states. Aiming at the above defects, aspatiotemporal emotion recognition method based on a 3-dimensional (3D) time-frequency domain feature matrixwas proposed. Specifically, the extracted time-frequency domain EEG features are first expressed as a 3D matrixformat according to the actual position of the cerebral cortex. Then, the input 3D matrix is processed successivelyby multivariate convolutional neural network (MVCNN) and long short-term memory (LSTM) to classify theemotional state. Spatiotemporal emotion recognition method is evaluated on the DEAP data set, and achievedaccuracy of 87.58% and 88.50% on arousal and valence dimensions respectively in binary classification tasks, aswell as obtained accuracy of 84.58% in four class classification tasks. The experimental results show that 3D matrixrepresentation can represent emotional information more reasonably than two-dimensional (2D). In addition,MVCNN and LSTM can utilize the spatial information of the electrode channels and the temporal context information of the EEG signal respectively.     

一种优化的卷积神经网络调制识别算法

针对非合作接收条件下信号的调制识别问题,提出了一种基于循环谱特征和深度卷积神经网络的自动调制分类算法。该算法首先利用二值化、形态学操作等技术对循环谱数据集预处理,提高网络泛化能力;然后将数据集输入到卷积神经网络模型中,经过网络的特征提取实现分类识别。在网络中添加残差块网络增大感受野,提高特征提取能力。采用Dropout、优化函数等技术优化网络结构,防止训练过拟合。仿真结果表示,与传统方法和现有的一些深度学习调制识别方法相比,该算法在低信噪比条件下有更高的准确率,具有明显的抗噪声优势,是一个有效的调制识别算法。     

采用差分星座图的SDR设备射频指纹识别

差分星座图(Differential Constellation Trace Figure,DCTF)在射频指纹(Radio Frequency Fingerprint,RFF)识别中具有良好的性能,但在低信噪比情况下会产生严重的模糊。为了提高DCTF的识别精度,设计了注意力残差卷积神经网络模型,即DCTF-Res2Net模型。该模型在网络提取特征时加入注意力模块来提高DCTF的识别精度,并将标签平滑损失函数与网络模型结合,有效缓解了DCTF中的离群点对网络模型的干扰。在实验中,根据不同的传输方式和传输场景构建了完备的DCTF的数据集,并用DCTF-Res2Net模型对其进行分类。实验结果表明,在信噪比为5 dB的情况下,与传统的残差网络相比,所提出的DCTF-Res2Net模型可以达到更高的识别精度。     

TCL: a taxi trajectory prediction model combining time and space features

Vehicle trajectory modeling is an important foundation for urban intelligent services. Trajectory prediction of cars is a hot topic. A model including convolutional neural network (CNN) and long short-term memory (LSTM) was proposed, which is named trajectory-CNN-LSTM (TCL). CNN can extract the spatial features of the trajectory in the input image. Besides, LSTM can extract the time-series features of the input trajectory. After that, the model uses fully connected layers to merge the two features for the final predicting. The experiments on the Porto dataset of The European Conference on Machine Learning and Principles and Practice of Knowledge Discovery in Databases (ECML-PKDD) show that the average prediction error of TCL is reduced by 0.15 km, 0.42 km, and 0.39 km compared to the trajectory-convolution (T-CONV), multi-layer perceptron (MLP), and recurrent neural network (RNN) model, respectively.     

基于3D ResNet-LSTM的多视角人体动作识别方法

在基于视频图像的动作识别中,由于固定视角相机所获取的不同动作视频存在视角差异,会造成识别准确率降低等问题。使用多视角视频图像是提高识别准确率的方法之一,提出基于三维残差网络（3D Residual Network,3D ResNet）和长短时记忆（Long Short-term Memory,LSTM）网络的多视角人体动作识别算法,通过3D ResNet学习各视角动作序列的融合时空特征,利用多层LSTM网络继续学习视频流中的长期活动序列表示并深度挖掘视频帧序列之间的时序信息。在NTU RGB+D 120数据集上的实验结果表明,该模型对多视角视频序列动作识别的准确率可达83.2%。     

基于FMCW雷达的多维参数手势识别算法

该文提出一种基于调频连续波(FMCW)雷达多维参数的卷积神经网络手势识别方法。通过对雷达信号进行时频分析,估计手势目标的距离、多普勒和角度参数,构建出手势动作的多维参数数据集。同时,为了进行手势特征提取和精确分类,提出多分支网络结构和高维特征融合的方案,设计出具有端到端结构的RDA-T多维参数卷积神经网络。实验结果表明,结合手势动作的距离、多普勒和角度信息进行多维参数学习,所提方法有效解决了单维参数手势识别方法中手势描述信息量低的问题,且手势识别准确率相较于单参数方法提高了5%～8%。