基于双分支融合注意力机制的图像分割算法

针对DeepLabV3+在特征提取阶段忽略了不同尺度特征重要程度出现的部分细节信息损失导致图像分割不细致,提出一种融合双分支特征提取和注意力机制的改进算法. ResNet101骨干网络初步提取出的特征图作为注意力机制的输入特征,解决了网络退化及梯度消失的问题,也能够捕获到被DeepLabV3+忽略的图像细节信息;设计双分支特征提取机制扩大特征提取能力,细化图像边缘信息以优化网络对不同尺度特征关注不均的问题;同时,联合采用交叉熵损失和类别不平衡函数两种损失函数作为损失函数,通过聚焦于前景样本降低背景的影响,提高算法分割精度.实验结果表明,改进算法在PASCAL VOC 2012和CityScapes数据集上的平均交并比(MIoU)值分别达到了79.92%和68.59%,与经典算法和基于DeepLabV3+改进的算法相比,特征提取的准确性有所提高,分割效果更优.     

基于MultiResUNet-SMIS的皮肤黑色素瘤图像分割

针对现有的皮肤黑色素瘤病灶分割精度不高的问题,结合现有卷积神经网络方法提出皮肤黑色素瘤图像分割方法 MultiResUNet-SMIS.首先,依据皮肤黑色素瘤成像特点,引入不同空洞率的空洞卷积替换普通卷积,在参数量相同的前提下扩大感受野,使网络模型能够适用于多尺度病灶分割任务;其次加入空间和通道注意力机制以重新分配特征权重,扩大感兴趣特征影响,抑制无关特征;最后融合Focal loss与Dice loss提出一种新的loss函数FD loss用于计算回归损失,解决前景背景像素不均衡问题,进一步提高网络模型的分割精度.实验结果表明,MultiResUNet-SMIS在ISIC-2018数据集上的Dice指数、IoU指数以及Acc准确率分别达到了89.47%、82.67%、96.13%,与原MultiResUNet以及UNet、UNet++、DeepLab V3+等主流方法相比, MultiResUNet-SMIS在皮肤黑色素瘤图像分割中具有更好的效果.     

融合多标签损失与双注意力的U型视网膜血管分割

眼底视网膜血管的检测与分析对许多眼科疾病的诊断具有重要意义.为了更精确、健全地提取视网膜血管的特征信息,提出一种融合多标签损失与双注意力的U型网络模型.首先在编码部分通过空间金字塔池化提供多尺度输入,在U型网络内部融入双注意残差块提升网络对特征信息的提取能力;其次,在网络底部嵌入特征相似模块以捕获特征之间的远程依赖关系,为了有效地抑制眼底图像中的噪声影响和捕获血管多尺度信息,在跳连部分分别引入双路径注意门机制与稠密的空洞空间金字塔池化模块;最后,在解码部分设置侧输出层生成与层级对应的局部预测图像,并配合多标签Dice损失函数进行训练.在DRIVE,STARE和CHASE＿DB1数据集上进行实验,灵敏度分别为80.54%, 83.97%和82.40%,受试者曲线下的面积(AUC)分别为98.07%, 98.50%和98.36%.     

基于RAW域的低光照图像质量增强方法

考虑原始图像(RAW图像)中的噪声未经过相机ISP的复杂非线性映射,更加容易建模,提出基于RAW域对低光照图像进行质量增强,以获得清晰的、高质量的图像.首先,将由相机传感器捕获的RAW图像进行线性插值,获得RGGB共4个通道的彩色图像,并模拟不同曝光程度的图像;其次,设计神经网络模型来学习不同曝光程度的RAW图像与正常曝光图像的映射关系,该神经网络采用了自编码器结构,并嵌入了通道注意力模块,以提取并增强图像中的纹理与细节特征;最后,在神经网络训练时,引入了结构相似性损失和梯度下降损失,引导网络生成与参考图像之间结构相似性和色彩关联性较高的高质量图像.该方法在SID数据集上进行了训练和测试,PSNR达到了29.738 0 dB,MPSNR达到了30.233 4 dB,均高于目前流行方法(如EnlightenGAN,Zero-DCE,SID,Residual和ALEN等);在主观质量方面,该方法生成的图像质量显著优于比较方法,无明显噪声和色斑伪影,颜色也更加真实细腻.     

改进YOLOv5s的非机动车头盔佩戴检测方法

针对传统非机动车头盔检测算法目标漏检率高,在密集骑行场景下检测精度低等问题,提出了一种基于改进YOLOv5s的非机动车头盔佩戴检测算法。该算法采用Kmeans++算法聚类生成锚框,增强网络的稳定性;接着使用轻量级通用上采样算子(CARAFE)对高阶特征图进行上采样操作,增大感受野,充分利用特征语义信息;同时在Backbone模块和Head端前引入坐标注意力机制(coordinate attention,CA),在保证轻量化的同时,进一步提高算法的检测精度;最后利用DIo U-NMS对目标检测模型的输出后处理,降低密集场景下模型的漏检率,改善遮挡物体的检测能力。与YOLOv5s算法相比,改进后的算法精确度、召回率、平均精度分别提升了2.3%、1.5%和1.5%,能够实现对非机动车头盔佩戴的高精度检测。     

基于Attention-CGRU网络的中文语音情感识别

正确识别语音中包含的情感信息可以大幅提高人机交互的效率.目前,语音情感识别系统主要由语音特征抽取和语音特征分类两步组成.为了提高语音情感识别准确率,选用语谱图而非传统声学特征作为模型输入,采用基于attention机制的CGRU网络提取语谱图中包含的频域信息和时域信息.实验结果表明:在模型中引入注意力机制有利于减少冗余信息的干扰,并且相较于基于LSTM网络的模型,采用GRU网络的模型预测精确度更高,且在训练时收敛更快,与基于LSTM的基线模型相比,基于GRU网络的模型训练时长只有前者的60%.     

多模态混合注意力机制的虚假新闻检测研究

探索高效的模态表示和多模态信息交互方法一直是多模态虚假新闻检测领域的热门话题,提出了一项新的虚假新闻检测技术（MAM）。MAM方法使用结合位置编码的自注意力机制和预训练的卷积神经网络分别提取文本和图像特征;引入混合注意力机制模块进行文本与图像特征交互,该模块使用了层级特征处理方法来减少多模态交互时产生的冗余信息,又使用了双向的特征融合手段保证训练信息的完整性;加权融合多模态特征并将其输入全连接网络中进行真假新闻分类。对比实验结果表明：相比现有的多模态基准模型,该方法几乎在各个分类指标上都提高3个百分点左右,此外,可视化实验发现混合注意力机制获得的多模态特征具有更强的泛化能力。     

时空图卷积网络下的路网交通事故风险预测

路网交通事故预测是实现道路管控、路线规划的最重要方式之一。考虑到路网中各路段特征与环境因素的影响,建立基于图卷积神经网络（GCN）和门控循环单元（GRU）的时空门控图卷积（STGRGCN）模型预测交通事故风险。通过GCN提取出道路间的空间关联性,通过GRU提取出环境因素中的时间关联性,再通过GCN与GRU的复合模块提取出时空关联性。选取美国全国交通事故数据集中洛杉矶市和休斯顿市相关数据对模型进行检验,STGRGCN模型的均方根误差、平均绝对误差以及召回率在两个城市分别为4.09、2.14、0.714和5.79、3.24、0.683,优于已有统计模型、机器学习模型以及复合模型。设计该除各模块的消融实验,证明该模型各模块皆有助于提升预测性能。     

融合CNN-BiLSTM-Attention的集成学习价格预测

价格预测对于大宗农产品市场的稳定具有重要意义,但是大宗农产品价格与多种因素有着复杂的相关关系.针对当前价格预测中对数据完整性依赖性强与单一模型难以全面利用多种数据特征等问题,提出了一种将基于注意力机制的卷积双向长短期记忆神经网络(CNN-BiLSTM-Attention)、支持向量机回归(SVR)与LightGBM组合的增强式集成学习方法,并分别在包含历史交易、天气、汇率、油价等多种特征数据的数据集上进行了实验.实验以小麦和棉花价格预测为目标任务,使用互信息法进行特征选择,选择误差较低的CNN-BiLSTM-Attention模型作为基模型,与机器学习模型通过线性回归进行增强式集成学习.实验结果表明该集成学习方法在小麦及棉花数据集上预测结果的均方根误差(RMSE)值分别为12.812, 74.365,较之3个基模型分别降低11.00%, 0.94%、4.44%,1.99%与13.03%, 4.39%,能够有效降低价格预测的误差.     

基于改进YOLOX-s的安全帽检测

在施工现场中, 发生过许多高空坠落事故, 因此在施工现场佩戴安全帽是十分有必要的. 针对安全帽佩戴状况检测中遇到的小目标样本缺检、漏检的情况, 提出一种基于YOLOX-s的改进算法. 首先, 在Neck层引入主干特征提取网络中的160×160特征层进行特征融合, 并且增加了一个针对小目标的检测头; 其次, 采用SIoU损失函数计算损失值, 使得网络在训练过程中考虑的损失项更加全面; 并且采用varifocal loss函数来计算置信度损失值, 进一步改善训练过程中存在的正样本与困难样本不均衡的问题, 最后, 采用CA (coordinate attention)注意力机制来增强模型的特征表达能力. 实验结果表明, 通过对Neck层与检测层、损失函数的优化以及引入CA注意力机制, 使得网络在训练过程中收敛与回归性能更佳. 改进后的算法的mAP值为95.57%, 相较于YOLOv3及原YOLOX-s算法在mAP值上分别提高了17.11%、3.59%. 改进后的算法检测速度为54.73帧/s, 符合实时检测速度要求.