融入时序和速度信息的自适应更新目标跟踪

目的 针对目标跟踪算法在现实场景的遮挡、光照变化和尺度变化等问题,提出一种融入时序信息和速度信息的多特征融合自适应模型更新目标跟踪算法。方法 通过提取目标的分级深度特征和手工设计方向梯度直方图（histogram of oriented gradients,HOG）特征,以全深度特征组合和深层深度特征与手工设计特征组合的方式构造两个融合特征器,提高在复杂场景下跟踪的稳健性;对融合特征进行可信度计算,选择最可靠融合特征对当前帧目标进行跟踪;在跟踪质量不可靠时,对目标表征模型进行更新,加入时间上下文信息和当前鲁棒表征信息,通过多峰值判定和运动速度判定选择最优目标预测位置作为最终结果。结果 在OTB（object tracking benchmark）2013和OTB2015数据库上进行大量测试,与其他7个算法相比,本文算法总体效果取得最优,且在不同复杂环境下也取得了优秀的跟踪效果,在OTB13和OTB15数据库中,跟踪精度分别为89.3%和83.3%,成功率分别为87%和78.3%。结论 本文算法利用深度特征与手工设计特征进行融合,对跟踪结果进行多峰值分析和运动速度判定,跟踪结果不佳时自适应更新特征进行重跟踪。实验结果表明,本文算法可以有效处理光照变化、背景杂波和遮挡等复杂因素的干扰,有效提升了跟踪质量。     

CGAN样本生成的遥感图像飞机识别

目的 基于深度学习的飞机目标识别方法在遥感图像解译领域取得了很大进步,但其泛化能力依赖于大规模数据集。条件生成对抗网络（conditional generative adversarial network,CGAN）可用于产生逼真的生成样本以扩充真实数据集,但对复杂遥感场景的建模能力有限,生成样本质量低。针对这些问题,提出了一种结合CGAN样本生成的飞机识别框架。方法 改进条件生成对抗网络,利用感知损失提高生成器对遥感图像的建模能力,提出了基于掩膜的结构相似性（structural similarity,SSIM）度量损失函数（masked-SSIM loss）以提高生成样本中飞机区域的图像质量,该损失函数与飞机的掩膜相结合以保证只作用于图像中的飞机区域而不影响背景区域。选取一个基于残差网络的识别模型,与改进后的生成模型结合,构成飞机识别框架,训练过程中利用生成样本代替真实的卫星图像,降低了对实际卫星数据规模的需求。结果 采用生成样本与真实样本训练的识别模型在真实样本上的进行实验,前者的准确率比后者低0.33%;对于生成模型,在加入感知损失后,生成样本的峰值信噪比（peak signal to noise ratio,PSNR）提高了0.79 dB,SSIM提高了0.094;在加入基于掩膜的结构相似性度量损失函数后,生成样本的PSNR提高了0.09 dB,SSIM提高了0.252。结论 本文提出的基于样本生成的飞机识别框架生成了质量更高的样本,这些样本可以替代真实样本对识别模型进行训练,有效地解决了飞机识别任务中的样本不足问题。     

Re-GAN：残差生成式对抗网络算法

目的 生成式对抗网络（generative adversarial network,GAN）是一种无监督生成模型,通过生成模型和判别模型的博弈学习生成图像。GAN的生成模型是逐级直接生成图像,下级网络无法得知上级网络学习的特征,以至于生成的图像多样性不够丰富。另外,随着网络层数的增加,参数变多,反向传播变得困难,出现训练不稳定和梯度消失等问题。针对上述问题,基于残差网络（residual network,ResNet）和组标准化（group normalization,GN）,提出了一种残差生成式对抗网络（residual generative adversarial networks,Re-GAN）。方法 Re-GAN在生成模型中构建深度残差网络模块,通过跳连接的方式融合上级网络学习的特征,增强生成图像的多样性和质量,改善反向传播过程,增强生成式对抗网络的训练稳定性,缓解梯度消失。随后采用组标准化（GN）来适应不同批次的学习,使训练过程更加稳定。结果 在Cifar10、CelebA和LSUN数据集上对算法的性能进行测试。Re-GAN的IS （inception score）均值在批次为64时,比DCGAN （deep convolutional GAN）和WGAN （Wasserstein-GAN）分别提高了5%和30%,在批次为4时,比DCGAN和WGAN分别提高了0.2%和13%,表明无论批次大小,Re-GAN生成图像具有很好的多样性。Re-GAN的FID （Fréchet inception distance）在批次为64时比DCGAN和WGAN分别降低了18%和11%,在批次为4时比DCGAN和WGAN分别降低了4%和10%,表明Re-GAN生成图像的质量更好。同时,Re-GAN缓解了训练过程中出现的训练不稳定和梯度消失等问题。结论 实验结果表明,在图像生成方面,Re-GAN的生成图像质量高、多样性强;在网络训练方面,Re-GAN在不同批次下的训练具有更好的兼容性,使训练过程更加稳定,梯度消失得到缓解。     

单幅图像刚体目标姿态估计方法综述

刚体目标姿态作为计算机视觉技术的重点研究方向之一,旨在确定场景中3维目标的位置平移和方位旋转等多个自由度,越来越多地应用在工业机械臂操控、空间在轨服务、自动驾驶和现实增强等领域。本文对基于单幅图像的刚体目标姿态过程、方法分类及其现存问题进行了整体综述。通过利用单幅刚体目标图像实现多自由度姿态估计的各类方法进行总结、分类及比较,重点论述了姿态估计的一般过程、估计方法的演进和划分、常用数据集及评估准则、研究现状与展望。目前,多自由度刚体目标姿态估计方法主要针对单一特定应用场景具有较好的效果,还没有通用于复合场景的方法,且现有方法在面对多种光照条件、杂乱遮挡场景、旋转对称和类间相似性目标时,估计精度和效率下降显著。结合现存问题及当前深度学习技术的助推影响,从场景级多目标推理、自监督学习方法、前端检测网络、轻量高效的网络设计、多信息融合姿态估计框架和图像数据表征空间等6个方面对该领域的发展趋势进行预测和展望。     

基于改进遗传算法的深度神经网络优化研究

深度前馈神经网络在分类和回归问题上得到了很好的应用,但网络性能极大程度上受到其结构和超参数影响.为了获得高性能的神经网络,首先对遗传算法的选择策略进行改进,之后利用该改进遗传算法,采用二进制编码与实数编码的混合编码策略对深度前馈神经网络层数、每层节点量以及学习率和权重进行优化.改进的选择策略,在最优保存策略的基础上从父代和子代合并的2n个个体中,以一定的概率选择部分适应值较差个体作为新父代,以增加种群多样性,避免陷入局部最优.同时引入dropout方法减少网络过拟合训练数据.使用Ring、Breast cancer、Twonorm、Heart、Blood、Ionosphere、Monk共7个数据集进行数值实验,并与其他相关文献中的算法比较,仿真结果表明,改进的遗传算法能搜索到较高性能的神经网络.     

基于OpenCV的人流量监测系统

针对人员密集场所人流量统计准确度较低,实时性较差的问题,提出采用基于OpenCV的算法实时进行人流量分析。首先,用Tensorflow中的视频分解为图像算法将采集到的视频分解为帧,对采集到的视频帧图像进行灰度化,去噪声等预处理增强前景物体边缘;其次,通过基于MobileNet V2的SSD算法进行模型训练,meanshift算法进行跟踪检测实现人流量计数;最后,将实时数据通过展示系统输出并实现数据的可视化。结果表明,算法具有较高准确性和实时性。     

基于FPGA的深度卷积神经网络优化压缩算法研究

针对现有海量数字图像信息落后,提出了新型的压缩算法,设计出基于FPGA的视频图像采集系统.应用深度卷积神经网络优化视频图像编码算法和聚类算法实现数据特征提取,将图像与距离信息作为深度卷积神经网络的输入与输出,并利用其特征提取能力学习图像特征的距离信息,提取深度卷积神经网络中的全连接层作为编码,通过迭代调整确定图像编码,完成图像压缩.应用测试结果显示,该算法具有较高效率优势,且图像压缩解码后质量较好.     

基于深度学习和三支决策的DDoS攻击检测算法

针对软件定义网络(Software Defined Ntwork,SDN)中的分布式拒绝服务(Distribute Denial of Service,DDoS)攻击检测的方法少、现存方法入侵检测率低的问题,提出了一种基于深度学习和三支决策的入侵检测算法.首先使用深度信念网络对SDN的流表项进行特征提取,然后利用基于三支决策理论的入侵检测模型进行DDoS攻击的入侵检测,对于正域和负域的数据直接进行分类,对于边界域中的数据使用K近邻算法重新进行分类.仿真实验结果表明,与其他入侵检测模型相比,所提算法的入侵检测效率更高.     

基于差分修正的SGDM算法

当前, 应用广泛的一阶深度学习优化器包括学习率非自适应优化器和学习率自适应优化器, 前者以SGDM为代表, 后者以Adam为代表, 这两类方法都使用指数滑动平均法来估计总体的梯度. 然而使用指数滑动平均法来估计总体梯度是有偏差且具有滞后性的, 本文提出基于差分修正的SGDM算法——RSGDM算法. 我们的贡献主要有3点: 1) 分析SGDM算法里指数滑动平均法带来的偏差和滞后性. 2) 使用差分估计项来修正SGDM算法里的偏差和滞后性, 提出RSGDM算法. 3) 在CIFAR-10和CIFAR-100数据集上实验证明了在收敛精度上我们的RSGDM算法比SGDM算法更优.     

基于注意力机制的深度学习推荐算法

针对目前基于评论文本的推荐算法存在文本特征和隐含信息提取能力不足的问题, 提出一种基于注意力机制的深度学习推荐算法. 通过分别构建用户和项目的评论文本表示, 利用双向门控循环单元提取文本的上下文依赖关系以获得文本特征表示, 引入注意力机制, 更准确的获取用户兴趣偏好和项目属性特征. 将生成的用户和项目评论数据的两组隐含特征分别输入全连接层处理, 再合并到同一个向量空间进行评分预测, 得到推荐结果. 在Yelp和Amazon两个公开数据集中进行实验, 结果表明所提出的算法与其他算法相比, 具有更好的推荐性能.