基于改进YOLOv3的列车运行环境图像小目标检测算法

列车辅助驾驶离不开对列车运行环境的实时检测,而列车运行环境图像存在丰富的小目标。与大中型目标相比,目标占原图比例小于1%的小目标由于分辨率低而存在误检率高、检测精度较差的问题,因此提出一种基于改进YOLOv3的列车运行环境目标检测算法YOLOv3-TOEI (YOLOv3-Train Operating Environment Image)。首先,利用k-means聚类算法优化anchor,从而提高网络的收敛速度;然后,在DarkNet-53中嵌入空洞卷积以增大感受野,并引入稠密卷积网络（DenseNet）获取更丰富的图像底层细节信息;最后,将原始YOLOv3的单向特征融合结构改进为双向自适应特征融合结构,从而实现深浅层特征的有效结合,并提高网络对多尺度目标（特别是小目标）的检测效果。实验结果表明,与原YOLOv3算法相比,YOLOv3-TOEI算法的平均精度均值（mAP）@0.5达到84.5%,提升了12.2%,每秒传输帧数（FPS）为83,拥有更好的列车运行环境图像小目标检测能力。     

基于空洞卷积的医学图像超分辨率重建算法

为解决现有医学图像超分辨率重建中存在的图像细节模糊、全局信息利用不充分等问题,提出一种基于空洞卷积与改进的混合注意力机制的医学图像超分辨率重建算法。首先,将深度可分离卷积与空洞卷积相结合,使用不同大小的感受野对图像进行不同尺度的特征提取,从而增强特征表达能力;其次,引入边缘通道注意力机制,在提取图像高频特征的同时融合边缘信息,从而提高模型的重建精度;再次,混合L1损失与感知损失函数作为整体损失函数,使重建后的图像效果更符合人类视觉感观。实验结果表明,在放大因子为3时,与基于卷积神经网络的图像超分辨率（SRCNN）算法、VDSR(Very Deep convolutional networks Super-Resolution)相比,所提算法的峰值信噪比（PSNR）平均提高了11.29%与7.85%;结构相似性（SSIM）平均提高了5.25%和2.44%。可见,所提算法能增强医学图像的效果与纹理特征,且对图像整体结构还原更加完整。     

基于改进YOLOv5s电动车头盔的自动检测与识别

针对目前电动车头盔小目标检测的精度低、鲁棒性差,相关系统不完善等问题,提出了基于改进YOLOv5s的电动车头盔检测算法。所提算法引入卷积块注意力模块（CBAM）和协调注意力（CA）模块,采用改进的非极大值抑制（NMS）,即DIoU-NMS(Distance Intersection over Union-Non Maximum Suppression);同时增加多尺度特征融合检测,并结合密集连接网络改善特征提取效果;最后,建立了电动车驾驶人头盔检测系统。在自建的电动车头盔佩戴数据集上,当交并比（IoU）为0.5时,所提算法的平均精度均值（mAP）比原始YOLOv5s提升了7.1个百分点,召回率（Recall）提升了1.6个百分点。实验结果表明,所提改进的YOLOv5s算法更能满足在实际情况中对电动车及驾驶员头盔的检测精度要求,一定程度上降低了电动车交通事故的发生率。     

基于并行卷积网络信息融合的层级多标签文本分类算法

自然语言处理是人工智能与机器学习领域的重要方向,它的目标是利用计算机技术来分析、理解和处理自然语言。自然语言处理的一个重点研究方向是从文本内容中获取信息,并且按照一定的标签体系或标准将文本内容进行自动分类标记。相比于单一标签文本分类而言,多标签文本分类具有一条数据属于多个标签的特点,使得更难从文本信息中获得多类别的数据特征。层级多标签文本分类又是其中的一个特别的类别,它将文本中的信息对应划分到不同的类别标签体系中,各个类别标签体系又具有互相依赖的层级关系。因此,如何利用其内部标签体系中的层级关系更准确地将文本分类到对应的标签中,也就成了解决问题的关键。为此,提出了一种基于并行卷积网络信息融合的层级多标签文本分类算法。首先,该算法利用BERT模型对文本信息进行词嵌入,接着利用自注意力机制增强文本信息的语义特征,然后利用不同卷积核对文本数据特征进行抽取。通过使用阈值控制树形结构建立上下位的节点间关系,更有效地利用了文本的多方位语义信息实现层级多标签文本分类任务。在公开数据集Kanshan-Cup和CI企业信息数据集上的结果表明,该算法在宏准确率、宏召回率与微F1值3种评价指标上均优于主流的...     

RTDNet：面向高分辨率卫星影像的赤潮探测网络

目的 赤潮是一种常见的海洋生态灾害,严重威胁海洋生态系统安全。及时准确获取赤潮的发生和分布信息可以为赤潮的预警和防治提供有力支撑。然而,受混合像元和水环境要素影响,赤潮分布精细探测仍是挑战。针对赤潮边缘探测的难点,结合赤潮边缘高频特征学习与位置语义,提出了一种计算量小、精度高的网络模型RTD-Net （red tide detection network）。方法 针对赤潮边缘探测不准确的问题,设计了基于RIR （residual-in-residual）结构的网络,以提取赤潮边缘水体的高频特征;利用多感受野结构和坐标注意力机制捕获赤潮水体的位置语义信息,增强赤潮边缘水体的细节信息并抑制无用的特征。结果 在GF1-WFV （Gaofen1 wide field of view）赤潮数据集上的实验结果表明,所提出的RTDNet模型赤潮探测效果不仅优于支持向量机（support vector machine,SVM）、U-Net、Deep-Labv3+及HRNet （high-resolution network）等通用机器学习和深度学习模型,而且也优于赤潮指数法GF1_RI （Gaofen1 red tide index ）以及赤潮探测专用深度学习模型RDU-Net （red tide detection U-Net）,赤潮误提取、漏提取现象明显减少,F1分数在两幅测试图像上分别达到了0.905和0.898,相较于性能第2的模型DeepLabv3+提升了2%以上。而且,所提出的模型参数量小,仅有2.65 MB,约为DeepLabv3+的13%。结论 面向赤潮探测提出一种基于RIR结构的赤潮深度学习探测模型,通过融合多感受野结构和注意力机制提升了赤潮边缘探测的精度和稳定性,同时有效降低了计算量。本文方法展现了较好的应用效果,可适用于不同高分辨率卫星影像的赤潮探测。     

建模交互关系和类别依赖的视频动作检测

目的 视频动作检测旨在检测出视频中所有人员的空间位置,并确定其对应的动作类别。现实场景中的视频动作检测主要面临两大问题,一是不同动作执行者之间可能存在交互作用,仅根据本身的区域特征进行动作识别是不准确的;二是一个动作执行者在同一时刻可能有多个动作标签,单独预测每个动作类忽视了它们的内在关联。为此,本文提出了一种建模交互关系和类别依赖的视频动作检测方法。方法 首先,特征提取部分提取出关键帧中每个动作执行者的区域特征;然后,长短期交互部分设计短期交互模块（short-term interaction module,STIM）和长期交互模块（long-term interaction module,LTIM）,分别建模动作执行者之间的短期时空交互和长期时序依赖,特别地,基于空间维度和时间维度的异质性,STIM采用解耦机制针对性地处理空间交互和短期时间交互;最后,为了解决多标签问题,分类器部分设计类别关系模块（class relationship module,CRM）计算类别之间的依赖关系以增强表征,并利用不同模块对分数预测结果的互补性,提出一种双阶段分数融合（two-stage score...     

融合通道位置注意力机制和并行空洞卷积的人脸年龄合成

目的 人脸年龄合成旨在合成指定年龄人脸图像的同时保持高可信度的人脸,是计算机视觉领域的热门研究方向之一。然而目前主流人脸年龄合成模型过于关注纹理信息,忽视了与人脸相关的多尺度特征,此外网络存在对身份信息筛选不佳的问题。针对以上问题,提出一种融合通道位置注意力机制和并行空洞卷积的人脸年龄合成网络（generative adversarial network（GAN）composed of the parallel dilated convolution and channel-coordinate attention mechanism,PDA-GAN）。方法 PDA-GAN基于生成对抗网络提出了并行三通道空洞卷积残差块和通道—位置注意力机制。并行三通道空洞卷积残差块将3种膨胀系数空洞卷积提取的不同尺度人脸特征融合,提升了特征尺度上的多样性和总量上的丰富度;通道—位置注意力机制通过对人脸特征的长度、宽度和深度显著性计算,定位图像中与年龄高度相关的通道和空间位置区域,增强了网络对通道和空间位置上敏感特征的表达能力,解决了特征冗余问题。结果 实验在Flickr高清人脸数据集（Flickr-faces-high-quality,FFHQ）上训练,在名人人脸属性高清数据集（large-scale celebfaces attributes dataset-high quality,Celeba-HQ）上测试,将本文提出的PDA-GAN与最新的3种人脸年龄图像合成网络进行定性和定量比较,以验证本文方法的有效性。实验结果表明,PDA-GAN显著提升了人脸年龄合成的身份置信度和年龄估计准确度,具有良好的身份信息保留和年龄操控能力。结论 本文方法能够合成具有较高真实度和准确性的目标年龄人脸图像。     

融合多尺度特征的复杂手势姿态估计网络

目的 基于单幅RGB图像的手势姿态估计受手势复杂性、手指特征局部自相似性及遮挡问题的影响,导致手势姿态估计准确率低。为此,提出一种面向单目视觉手势姿态估计的多尺度特征融合网络。方法 1）采用ResNet50(50-layer residual network)模块从RGB图像提取不同分辨率特征图,通过通道变换模块显式地学习特征通道间的依赖关系,增强重要的特征通道信息,弱化次要的特征通道信息。2）在全局回归模块中,通过设计节点间的连接方式融合不同分辨率特征图,以便充分利用图像的细节与整体信息。采用局部优化模块继续提取更深层的特征信息,获得手部关节点的高斯热图,以此修正遮挡等原因造成部分关节点回归不准确的问题。3）计算经通道变换模块处理后的最小特征图,通过全局池化和多层感知机处理该特征图以获得手势类别和右手相对于左手的深度。4）综合以上结果获得最终的手势姿态。结果 采用InterHand2.6M和RHD(rendered handpose dataset)数据集训练多尺度特征融合网络,评估指标中根节点的平均误差和关节点的平均误差,均低于同类方法,且在一些复杂和遮挡的场景下鲁棒性更高。在In...     

基于四元数门控图神经网络的脚本事件预测

脚本事件预测需要考虑两类信息来源:事件间的关联与事件内的交互。针对于事件间的关联,采用门控图神经网络对其进行建模。而对于事件内的交互,采用四元数对事件进行表征,接着通过四元数的哈密顿乘积来捕捉事件4个组成部分之间的交互。提出结合四元数和门控图神经网络来学习事件表示,它既考虑了外部事件图的交互作用,又考虑了事件内部的依赖关系。得到事件表示后,利用注意机制学习上下文事件表示和每个候选上下文表示的相对权值。然后通过权重计算上下文事件表示的和,再计算其与候选事件表示的欧氏距离。最后选择距离最小的候选事件作为正确的候选事件。在纽约时报语库上进行了实验,结果表明,通过多项选择叙事完形填空评价,本文的模型优于现有的基线模型     

基于改进深度学习的风机油污识别

针对风机设备油液渗漏影响风机正常运行亟需解决的对风机设备油污的识别问题,提出了一种基于改进深度学习的风机油污检测方法。基于深度学习在目标检测中的应用特点,对目标检测网络YOLOv5n（You Only Look Once v5n）进行改进,将原网络中的非极大抑制（Non Maximum Suppression,NMS）替换为Soft-NMS,降低了网络的误检率,添加CA (Coordinate Attention)注意力机制,增强了模型对目标的定位能力,改进原网络损失函数为α-IoU（Alpha- Intersection over Union）损失函数,提高了边界框检测的准确度。实验结果表明:模型平均精度提升了8.1%,查全率提高了19.1%,网络推理速度提高了28.6%。改进后的模型能准确检测风机油污,有效解决了风机实际运行中油液渗漏所带来的问题。