以双目图像互为监督的相容解迭代优选算法

在计算机视觉领域的双目立体匹配方向, 基于神经网络的深度学习算法需要场景数据集进行训练, 泛化能力差. 针对这两个问题, 根据神经网络能够模拟函数的特点, 提出一种无需在数据集上训练, 以双目图像互为监督的深度场景相容解迭代优选算法. 该算法使用场景位置猜测网络模拟关于当前双目图像的深度场景相容位置空间, 用与该网络匹配的互监督损失函数通过梯度下降法指导该网络在输入双目图像上迭代学习, 搜索深度场景相容位置空间中的可行解, 整个算法过程无需在数据集上训练. 与CREStereo、PCW-Net、CFNet等算法在Middlebury标准数据集图像上的对比实验表明, 该算法在非遮挡区域的平均误匹配率为2.52%, 在所有区域的平均误匹配率为7.26%, 比对比实验中的其他算法有更低的平均误匹配率.     

改进YOLOX网络的轴承缺陷小目标检测方法

针对深度学习模型在工业轴承表面缺陷检测中多目标情形下的小目标漏检率高、模型特征融合不充分的问题,基于YOLOX提出一种多注意力特征加权融合的小目标缺陷检测算法。在骨干网络引入特征提取更加细粒度的Res2Block模块,同时嵌入自注意力机制,增加隐性小目标的区域特征,减少漏检率;设计内嵌坐标注意力并作为加权条件的双路金字塔特征融合网络,提升浅层细节特征和深层高级语义特征的交互融合能力;后处理阶段引入Focal Loss损失函数,增加模型对正样本目标的学习,进一步减少漏检率。实验结果表明,与原YOLOX算法相比,改进算法在自制小型列车轴承表面缺陷数据集上mAP提高了4.04个百分点,对小目标的识别率明显提升。     

基于自监督学习的变电站缺陷检测

为了在使用少量标注样本情况下提升变电站设备缺陷检测精度,提出一种基于自监督模型SimSiam的改进缺陷检测算法.不同于原始SimSiam,改进后的算法无需使用标志性图像(iconic images),如ImageNet数据集,而是直接利用非标志性图像(non-iconic images)如COCO数据集进行对比学习,并在下游的缺陷检测任务上获得可媲美有监督方法的性能.通过在投影层(projection head)和预测层(prediction head)中使用全卷积网络和空间注意力模块来代替MLP,保留高维特征的空间结构及局部信息;同时在计算相似度前先对特征图进行均值池化以得到特征向量,并对特征向量进行归一化以计算欧氏距离,从而改进了自监督对比学习的损失函数.实验结果表明该算法能充分利用非标志性图像进行对比学习,并在只标注少量样本的条件下提升变电站设备缺陷检测的精度,在表计表盘破损、挂空悬浮物、鸟巢、呼吸器硅胶变色及箱门闭合异常等5类缺陷检测任务上mAP达到83.84%.     

隐空间转换的混合样本图像去雾

深度学习从数据集中学习样本的内在规律,数据集的质量一定程度上决定了模型的表现。在去雾任务的公开数据集中,由于缺少成对真实数据,合成的成对数据难以模拟真实环境等问题,可能导致训练出的模型在实际环境中表现不佳。为此,提出混合样本学习问题,利用合成的成对数据和真实数据（混合样本）同时训练模型,通过隐空间的转换实现混合样本间的转换。算法利用变分自编码器和生成对抗网络（VAE-GAN）将混合样本分别编码到隐空间,利用对抗损失将真实数据的隐空间向合成雾图的隐空间对齐,利用含特征自适应融合（MFF）模块的映射网络学习成对数据隐空间之间的转换,从而建立起从真实雾图域到清晰图像域之间的去雾数据通路。实验结果表明,该算法相比其他去雾算法在真实雾图上的去雾结果更加清晰,对于较厚的雾图也有突出的效果,且该算法的峰值信噪比高于对比算法。     

基于骨架动作识别的协作卷积Transformer网络

近年来,基于骨架的人体动作识别任务因骨架数据的鲁棒性和泛化能力而受到了广泛关注。其中,将人体骨骼建模为时空图的图卷积网络取得了显著的性能。然而图卷积主要通过一系列3D卷积来学习长期交互联系,这种联系偏向于局部并且受到卷积核大小的限制,无法有效地捕获远程依赖关系。该文提出一种协作卷积Transformer网络(Co-ConvT),通过引入Transformer中的自注意力机制建立远程依赖关系,并将其与图卷积神经网络(GCNs)相结合进行动作识别,使模型既能通过图卷积神经网络提取局部信息,也能通过Transformer捕获丰富的远程依赖项。另外,Transformer的自注意力机制在像素级进行计算,因此产生了极大的计算代价,该模型通过将整个网络分为两个阶段,第1阶段使用纯卷积来提取浅层空间特征,第2阶段使用所提出的ConvT块捕获高层语义信息,降低了计算复杂度。此外,原始Transformer中的线性嵌入被替换为卷积嵌入,获得局部空间信息增强,并由此去除了原始模型中的位置编码,使模型更轻量。在两个大规模权威数据集NTU-RGB+D和Kinetics-Skeleton上进行实验验证,该模型分...     

欺骗攻击下弹性自触发模型预测控制

针对在欺骗攻击下自触发模型预测控制系统的安全控制问题, 本文提出一种基于关键数据保护的弹性自 触发模型预测控制(MPC)策略. 对比现有的自触发MPC, 该方法仅需对少量关键控制样本进行保护, 则可保证闭环 系统稳定运行, 从而有效节省系统资源. 首先, 基于自触发MPC和欺骗攻击的特征推导标称系统与被攻击系统状态之间的误差上界, 从而定量分析出欺骗攻击对系统的损害. 然后, 通过所获得误差上界和李雅普诺夫定理建立关键数据的选取条件并对其实施保护. 最后, 严格证明了在仅对关键控制样本实施保护后, 被控系统仍可在欺骗攻击下保持稳定. 此外, 基于移动机器人和弹簧小车系统对所提算法进行了仿真实验, 结果表明所提算法能够显著节省保护资源, 验证了算法的有效性     

基于场景表示中对象特征语法分析的视频描述

为解决基于编码器-解码器的视频描述方法中存在忽略特征语法分析,造成描述语句语法结构不清晰的问题,提出一种基于场景表示中对象特征语法分析的视频描述方法。编码阶段将视频的2D、C3D特征、对象特征和自注意力机制相结合,构建视觉场景表示模型,描述视觉特征间的依赖关系;构建视觉对象特征语法分析模型,分析对象特征在描述语句中的语法成分;解码阶段结合语法分析结果和LSTM网络模型,输出视频描述语句。所提方法在MSVD和MSR-VTT数据集进行实验,结果表明,该方法在不同评价指标方面性能较好,视频描述语句的语法结构清晰。     

基于自监督约束的双尺度真实图像盲去噪算法

现存的图像去噪算法在处理加性高斯白噪声上已经取得令人满意的效果,然而其在未知噪声强度的真实噪声图像上泛化性能较差.鉴于深度卷积神经网络极大地促进了图像盲去噪技术的发展,针对真实噪声图像提出一种基于自监督约束的双尺度真实图像盲去噪算法.首先,所提算法借助小尺度网络分支得到的初步去噪结果为大尺度分支的图像去噪提供额外的有用信息,以帮助后者实现良好的去噪效果.其次,用于去噪的网络模型由噪声估计子网络和图像非盲去噪子网络构成,其中噪声估计子网络用于预测输入图像的噪声强度,非盲去噪子网络则在所预测的噪声强度指导下进行图像去噪.鉴于真实噪声图像通常缺少对应的清晰图像作为标签,提出了一种基于全变分先验的边缘保持自监督约束和一个基于图像背景一致性的背景自监督约束,前者可通过调节平滑参数将网络泛化到不同的真实噪声数据集上并取得良好的无监督去噪效果,后者则可借助多尺度高斯模糊图像之间的差异信息辅助双尺度网络完成去噪.此外,还提出一种新颖的结构相似性注意力机制,用于引导网络关注图像中微小的结构细节,以便复原出纹理细节更加清晰的真实去噪图像.相关实验结果表明在SIDD,DND和Nam这3个真实基准数据集上,所提的基于自监督的双尺度盲去噪算法无论在视觉效果上还是在量化指标上均优于多种有监督图像去噪方法,且泛化性能也得到了较为明显的提升.     

非连续混合自时延多智能体系统的饱和分布式控制

研究一类非连续混合自时延多智能体系统的全局指数一致性问题.首先,利用具有时变控制增益的分布式负反馈控制器实现智能体之间状态信息交互.考虑到实际系统运行环境与节省控制成本,增设外部饱和环节将控制信号幅值限制在一个合理的范围内,从而提出利用高斯误差函数以及微分中值定理来近似模拟饱和效应,以此降低控制信号的不平滑度.随后,利用Filippov微分包含理论和测度选择定理将多智能体系统的非线性动力学函数映射为Filippov集值函数,再通过广义Halanay不等式和Lyapunov稳定性定理给出该多智能体系统的指数一致性判定条件及其最大容许时延.最后,通过数值仿真验证所提出控制策略的有效性.     

特征挖掘与区域增强的弱监督时序动作定位

弱监督时序动作定位旨在定位视频中行为实例的起止边界及识别相应的行为。现有方法尽管取得很大进展,但依然存在动作定位不完整及短动作的漏检问题。为此,提出了特征挖掘与区域增强（FMRE）的定位方法。首先,通过基础分支计算视频片段之间的相似分数,并以此分数聚合上下文信息,得到更具有区别性的段分类分数,实现动作的完整定位;然后,添加增强分支,对基础分支定位中持续时间较短的动作提案沿时间维度进行动态上采样,进而采用多头自注意机制对动作提案间的时间结构显式建模,促进具有时间依赖关系的动作定位且防止短动作的漏检;最后,在两个分支之间构建伪标签互监督,逐步改进在训练过程中生成动作提案的质量。该算法在THUMOS14和ActivityNet1.3数据集上分别取得了70.3%和40.7%的检测性能,证明了所提算法的有效性。