基于多特征融合的航空发动机剩余寿命预测

针对航空发动机剩余可用寿命(RUL)预测任务中代表性特征提取不充分导致RUL预测精度较低等问题, 提出了一种基于多特征融合的航空发动机RUL预测方法. 利用指数平滑法(ES)降低原始数据中的噪声干扰, 得到相对平稳的特征数据. 使用双向长短期记忆网络(Bi-LSTM)提取特征数据的时序特征, 利用多头注意力机制(Multi-attention)为时序特征赋予权重; 设计卷积长短期记忆网络(Conv-LSTM)提取特征数据的时空特征; 提取特征数据的手工特征并使用Softmax函数计算权重. 设计一个特征融合框架将上述特征进行融合, 然后通过全连接网络回归实现最终RUL预测. 使用C-MAPSS数据集对模型进行仿真验证, 与Bi-LSTM等模型进行对比, 模型RUL预测精度更高, 适应性更好.     

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.     

基于视角置信度和注意力的暴力行为识别

暴力行为容易出现遮挡情况, 识别准确率较低. 目前, 一些算法加入多视角视频输入来解决遮挡问题, 以等量权重将所有视角数据融合, 但是不同视角的视频因拍摄距离和遮挡情况本身就对识别存在差异性. 针对该问题, 本文提出一种基于视角置信度和注意力的暴力行为识别方法, 提高暴力识别的准确率. 本文将时序差分模块TDM的输入扩展成多视角, 将通道注意力机制运用在片段维度来增强TDM中跨段特征提取能力, 通过背景抑制方法突显移动目标的纹理特征并计算出每个视角图像的置信度, 引入双线性池化方法融合多视角视频特征, 根据视角置信度分配每个视角局部特征的权重. 本文在公开数据集CASIA-Action和自制数据集上进行了验证. 实验表明, 本文提出的视角置信度方法优于改进前的双线性池化方法, 暴力行为准确率相较于现有的行为识别方法取得了更好的效果.     

基于YOLOv5的交通标志识别

交通标志识别是自动驾驶技术中的关键一部分.针对交通标志在道路场景中目标较小且识别精度较低的问题,提出一种改进的YOLOv5算法.首先在YOLOv5模型中引入全局注意力机制(GAM),提高网络捕获不同尺度交通标志特征的能力;其次将YOLOv5算法中使用的GIoU损失函数更换为更具回归特性的CIoU损失函数来优化模型,提高对交通标志的识别精度.最后在Tsinghua-Tencent 100K数据集上进行训练,实验结果表明,改进后的YOLOv5算法对交通标志识别的平均精度均值为93.00%,相比于原算法提升了5.72%,具有更好的识别性能.     

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%.     

基于对称双通道脑电信号的注意力检测

注意力不能集中是一种注意力障碍,该现象普遍存在于青少年中,这直接影响人们的学习和工作效率.传统的注意力检测方法大多依赖对表情、姿势等行为的观察,难以客观精准地反映注意力情况.随着生理检测技术的迅猛发展,基于脑电信号的注意力检测近年来受到极大的关注.然而,相关研究仍存在检测准确率不高的问题.本研究收集了155位大学生在注意力集中、注意力非集中和放松3种状态下的脑电信号,并基于信号的小波特征、微分熵特征及功率谱特征,采用多种机器学习方法对3种注意力状态进行了识别.结果表明,脑电信号的小波特征,微分熵特征及功率谱特征可以有效区分被试的注意力状态,且基于对称双通道特征的平均准确率为(80.84±3)%,其检测精度明显高于基于单通道特征的检测精度.     

融合MAML和CBAM的安卓恶意应用家族分类模型

为满足对新兴安卓恶意应用家族的快速检测需求,提出一种融合MAML(model-agnostic meta-learning)和CBAM(convolutional block attention module)的安卓恶意应用家族分类模型MAML-CAS。将安卓恶意应用样本集中的DEX文件可视化为灰度图,并构建任务集;融合混合域注意力机制CBAM,设计两个具有同等结构的卷积神经网络,分别作为基学习器和元学习器,这两个学习器在自动提取任务集中样本特征的同时,可从通道和空间两个维度来增强关键特征表达;利用元学习方法 MAML对两个学习器进行训练,其中基学习器完成特定恶意家族分类任务的属性学习,元学习器则学习不同任务的共性;在两个学习器训练完成后,MAML-CAS将获得初始化参数,在面对新的安卓恶意应用家族分类任务时,不需要重新训练,只需要少量样本就可以快速迭代;利用训练完成的基学习器提取安卓恶意应用家族特征,并利用SVM进行恶意家族分类。实验结果表明,MAML-CAS模型对新兴小样本安卓恶意应用家族具有良好的检测效果,检测速度较快,并具有较好的稳定性。     

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.