基于改进AlexNet网络的无人机遥感图像分类方法

针对传统卫星遥感难以获取相应的高空间分辨率数据,影响农作物的分类准确度的问题,提出一种基于改进AlexNet网络的无人机遥感图像分类方法.首先,为降低方法的复杂度,加快收敛效果,优化改善AlexNet网络模型,仅保留AlexNet网络模型的前5个图像处理卷积层;其次,对试验农作物无人机遥感图像进行光谱特性分析,提取各类作物自身的光谱曲线.在此基础上,考虑到农作物在可见光波段的反射率相近,很难依据反射率曲线进行区分,基于改进AlexNet网络的深层卷积结构,依据不同波段内的像素亮度对农作物进行准确分类.最后,利用湖南省长沙市农业科学研究所试验基地实测数据进行算例试验.结果表明：在相同的试验条件下,与SVM-RFE和SVM-SS相比,所提方法对于农作物的总体分类精度均值提升了3.91%以上,Kappa系数均值至少提升了2.20%,可适用于实际场景.     

基于深度CRF模型的图像语义分割方法

从图像中提取多种特征向量堆叠为一个高维特征向量用于图像语义分割,会导致部分特征向量的分类能力减弱或丢失。针对此问题,提出了一种结合深度卷积神经网络AlexNet和条件随机场的图像语义分割方法。利用预训练好的AlexNet模型提取图像特征,再通过条件随机场对多特征及上下文信息的有效利用来实现图像的语义分割。与利用传统经典特征的方法进行对比,实验结果表明:在利用AlexNet模型提取特征进行图像语义分割时,Conv5层为最有效的特征提取层,在Stanford background和Weizmann horse数据集下的识别准确率分别为81.0%和91.7%,均高于其他2种对比方法,说明AlexNet可以提取更有效的特征,得到更高的语义分割精度。     

图像分类卷积神经网络的进化设计

为解决图像分类中深度卷积神经网络(Convolutional neural networks,CNN)中较为复杂的人工网络设计与调参问题,提出基于ResNet模块的进化卷积、神经网络(Evolutionary convolutional neural network,ECNN)的自动设计方法,并将其运用到图像分类中.该方法基于ResNet模块与2D卷积层,采用进化算法(Evolutionary algorithm,EA)对网络结构及参数进行优化.在NLM官方发布的疟疾数据集下进行实验,不同比例的测试集划分可以达到95.6%的分类准确率,文中算法与AlexNet、VGG16、Xception等人工设计的深度学习分类算法进行了比较,实验结果表明,其准确率提升了约1%.在斯坦福大学发布的Stanford cars车辆图像数据集中进行了算法泛化验证,结果表明,文中算法在不同比例数据的测试中准确率均在94.5%以上,将该算法与深度学习分类算法VGG16进行比较,准确率效果相当,模型测试图像分类耗时仅为VGG16耗时的1/13,且训练参数量较少.两组对比测试实验数据表明,相比人工设计的深度学习算法,本文方法具有较好的图像分类性能与较快的图像分类速度.     

一种基于选择性卷积特征和最大后验高斯混合模型的细粒度图像分类算法

提出了一种新颖的细粒度图像分类算法。首先从神经网络VGG 16中提取出卷积特征后进行特征筛选,得到选择性卷积特征;然后利用最大后验高斯混合模型对特征进行分类,从而解决细粒度图像分类问题。造成细粒度图像分类困难的主要原因是类内差异和类间差异。利用卷积特征对图像具有更细致的描述能力,可以有效地减小类内差异;同时,对从VGG 16中得到的卷积特征进行筛选,能够较大程度地摆脱背景干扰,从而提高类间差异。最后,采用基于最大后验的高斯混合模型对这些选择性卷积特征进行分类。实验结果表明,本文算法不仅克服了两种差异带来的问题,还解决了传统高斯混合模型缺少大量实验数据的困难。在目前流行的5种细粒度图像数据集上,本文算法都有更好的分类效果。     

基于AlexNet网络的动物图片分类

Caffe是目前广泛应用于计算机视觉处理的深度学习框架之一,支持卷积神经网络的模型训练与预测。本文利用caffe支持的AlexNet卷积神经网络分别基于加载与不加载基础模型两种模式对五类动物图片进行分类学习与训练,发现加载基础模型的网络模型收敛耗时仅2.77 s,测试集准确率接近100%,实用测试准确率达到99%,且训练与测试损失曲线高度重合,但另一模式的网络模型收敛耗时多达68.89 s,测试集准确率仅为95%,实用测试准确率仅94%,且训练与测试损失曲线存在严重分化。图像分类不仅可以对不同物类的图像进行准确分类,同样可以对不同属性、状态或特性的图像进行准确分类。     

融合FV-SIFT特征和深度卷积特征的车辆图像细粒度分类

针对现有的SIFT特征在车辆细粒度分类中存在的分类精度低的问题,提出了一种融合FV-SIFT特征和深度卷积特征的车辆图像细粒度分类算法。首先采用SIFT算法与Fisher Vector算法相结合的方式提取车辆图像的FV-SIFT特征,然后采用VGG-16卷积神经网络提取车辆图像的深度卷积特征,最后将FV-SIFT特征与深度卷积特征进行线性融合并采用支持向量机对融合后的车辆特征进行分类。实验结果表明,该方法的分类准确率达到82.3%,较FV-SIFT算法在分类准确率上提高了15.4%。     

基于检测图像的排水管道缺陷智能辅助分类方法

针对当前地下管网CCTV检测缺陷中存在自动化程度偏低及依赖专业人员技术水平的问题,综合采用图像处理和深度学习技术构建了辅助检测人员快速、准确地识别管道缺陷类型的智能方法。首先,收集十类典型缺陷图像,对其进行图像处理生成样本集;在此基础上,以深度卷积神经网络AlexNet和ResNet50为基础框架,使用预训练AlexNet和ResNet50网络迁移学习管道缺陷特征,通过敏感性分析优化了分类网络参数,然后,通过测试集验证了管道缺陷智能分类模型的准确性,并结合具体工程实例验证建立方法的有效性。结果表明：两类管道缺陷智能分类模型在测试集上分别达到92.00%和96.50%的准确率,实际工程实例准确率达到了85.41%和87.94%,且ResNet50的分类效果更优,具有较好工程适应性。图像处理和深度学习技术可提高排水管道缺陷分类的自动化与准确率,值得进一步进行推广。     

基于改进的卷积神经网络的工件识别技术

针对传统的工件识别流程是由人工根据工件的特点设计需要提取的特征,整个过程具有耗时高、成本大、通用性较差和识别准确率不高等问题,改进了经典的卷积神经网络模型AlexNet和LeNet-5,通过将AlexNet网络的输入图像尺寸缩小到120×120,用BN层代替LRN层,减少两层卷积和全连接层,用3×3的卷积核代替第一层卷积层11×11的卷积核;将LeNet-5的输入图像尺寸提升至60×60,用ReLU取代原始Sigmoid激活函数,使用多个小卷积核代替大卷积核;分别使用改进前后的网络模型对工件数据集进行训练、测试.结果表明,改进后的两种网络模型,在测试集上分别达到94.31%和92.75%的平均识别准确率,平均识别时间分别为0.271s和0.321 s,满足生产需求.     

基于卷积神经网络的多肉植物细粒度图像分类

多肉植物分类是植物栽培管理中的一项重要任务,通常需使用大型数据集和领域独有的特性.由于没有现成的多肉植物数据集,需收集大量的图片自制数据集.研究了多肉植物的细粒度图像分类.为了识别不同视角、背景、光效和成长阶段的多肉植物,对卷积神经网络AlexNet和GoogLeNet的最后三层进行微调,对原创数据集进行了强监督分类和弱监督分类的测试、训练.实验结果表明,微调GoogLeNet的强监督分类达到了最佳效果,精准率为96.7%.     

改进卷积神经网络在腺癌病理图像分类中的应用

针对传统卷积神经网络(CNN)稀疏的网络结构无法保留全连接网络密集计算的高效性和在实验过程中卷积特征利用率低造成的分类结果不准确或收敛速度较慢的问题,提出了一种基于CNN的多尺度方法结合反卷积网络的特征提取算法(MSDCNN)并对腺癌病理图像进行分类。首先,利用反卷积操作实现不同尺度特征的融合,然后利用Inception结构不同尺度卷积核提取多尺度特征,最后通过Softmax方法对图像进行分类。在腺癌病理细胞图像进行的分类实验结果表明,在最后的卷积特征尺度相同的情况下,MSDCNN算法比传统的CNN算法分类精度提高了约14%,比同样基于多尺度特征的融合网络模型方法分类精度提高了约1.2%。     

基于卷积神经网络的食品图像识别

针对传统食品图像识别方法提取特征能力差、准确率差、运行效率差和卷积神经网络识别相似食品图像难度大等问题, 提出了一种新的食品图像识别模型ChinaFood-CNN, 以实现对食物的精准分类; 在多分类损失函数SoftmaxWithLoss的基础上, 针对食品图像类间相似性大的问题, 提出了最大类间距损失函数(MCSWithLoss), 以增大相似类之间的距离, 实现相似类的区分; 针对随机选取样本时的训练集冗余问题, 在网络模型训练时使用负样本选择算法.实验结果表明:ChinaFood-CNN模型对食品图像的识别准确率达69.2%, 分别比AlexNet、VGG16、ResNet模型提升了17.6%、16.8%和3.6%.     

基于卷积神经网络的图像搜索技术研究

图像搜索时需要尽可能地保留图像语义相似性,传统的哈希图像检索方法大多是基于人工视觉特征的,它的性能已经满足不了现在图像搜索的要求.为了解决这个问题,我们将哈希编码和卷积神经网络结合起来,旨在研究出一个更好的检索方法.本文使用卷积神经网络中的AlexNet模型和哈希编码结合,改进了传统的图像搜索算法,缩短了神经网络的训练时间,提高了哈希算法的效果.我们选用CIFAR-10数据集来进行相关实验.实验结果表明,该方法相比于传统的图像检索方法具有多方面的优越性.     

基于多尺度特征融合的中分辨率遥感场景分类算法

在对中分辨率遥感图像进行场景分类时,传统的特征提取方法无法提取全面的特征,若使用卷积神经网络进行场景分类,同一大小的卷积核无法提取尺寸大小各异的地物特征,导致分类精度降低.为了提取不同尺寸的地物特征,提高分类精度,本文提出一种基于多尺度特征融合的中分辨率遥感场景分类算法.对传统的卷积神经网络进行改进以适应中分辨率遥感数据集,并在其基础上添加多尺度池化,将连接多层次的特征图谱输入到全连接层进行分类.实验表明,多层特征融合方法提取的特征信息比单层多尺度池化方法提取的特征信息更全面,分类效果更优.与其他的传统分类方法相比,本文方法获得更好的分类结果.     

基于深度卷积神经网络的图像哈希认证方法

提出了一种基于深度卷积神经网络的图像哈希认证方法.首先构建深度卷积神经网络AlexNet模型,训练该网络得到预定的网络性能;然后由训练好的卷积神经网络提取图像的特征,最后生成图像哈希序列用于图像内容的篡改认证.实验结果表明,相比同类方法,文中提出的图像哈希认证方法具有较高的区分性,同时对随机攻击、JPEG压缩、加性高斯噪声等具有可接受的鲁棒性. ROC曲线表明,文中提出的方法实现了区分性与鲁棒性的均衡.     

基于深度特征学习的图像自适应目标识别算法

针对传统图像识别算法过程繁琐、特征提取困难等问题,提出一种基于深度特征学习的图像自适应目标识别算法。首先对每层网络单个特征图的输入进行批量归一化(BN)处理,其次采用参数化线性修正单元PReLU对参数进行自适应调节,比较BN算法作用在激活函数前后输出的表现性能,构建自适应卷积神经网络模型CNN-BN-PReLU.实验从网络层数、卷积核数目、网络优化及经典卷积神经网络模型4个方面进行比较分析,结果表明,在DDSM数据集上,CNN-BNPReLU较优化前准确率提高了8.5%,训练时间大幅减少71.83%,其敏感度、特异度及AUC值均有显著提升,分别达到了96%,87%和0.91,识别效果远高于LeNet-5和AlexNet,具有较好的应用价值。     

基于栈自编码器的图像分类器

图像分类问题包含两个重要的部分:特征提取器和分类器.多年来研究人员一直将精力投入到特征表示中,对于分类器却仅进行局部调参.基于一个性能优异的分类器与特征表示对图像分类系统同等重要的思想,提出了基于卷积特征的栈自编码器(stacked autoencoder on convolutional feature maps,SACF)的分类系统,并在数据集CUB-200和VGGflower上进行了实验,对比了SACF与基于卷积特征和多层感知机的卷积神经网络(CNN)分类系统的分类效果,实验结果表明SACF具有更优的分类效果.     

基于卷积神经网络的快速人脸检测算法

针对如何快速、准确地检出人脸的问题,提出了一种使用特征融合的卷积神经网络.首先快速提取图像的梯度方向直方图(HOG),然后使用能快速对多种物体进行检测的卷积神经网络YOLO提取图像特征,最后将YOLO提取出的特征与HOG进行融合,并将融合后的特征作为特征图.在训练过程中,引入了多任务学习和复杂样本处理,使本文提出的卷积神经网络能够进行目标定位与分类,并提高训练效果.在通用的人脸检测数据集FDDB进行的实验分析,证实了本文提出的算法可大幅提高快速检测人脸的准确率.     

基于改进AlexNet的可变形卷积皮肤病变识别算法

为了有效解决类间相似度高、类内差异化大、数据类别不平衡的皮肤病变识别,提出了基于改进AlexNet的可变形卷积网络皮肤病变识别算法. 构建改进的AlexNet可变形卷积网络模型,增加采样偏移量,使不同位置的卷积核采样点可根据图像内容自适应变化,自动调整不同尺度或感受野,提取比标准卷积更精细的特征. 使用交叉熵损失函数和焦点损失函数的加权损失函数,削弱易分类样本在训练中所占的权重,使模型专注于相似度高、易错分的样本,解决样本比例不平衡的问题,优化模型的识别率. 在HAM10000数据集上进行仿真实验,主客观的实验结果表明, 提出的方法在7种皮肤病变上的识别优于现有方法,具有更高的准确性、特异性和鲁棒性.      

基于热成像技术和深度学习的煤矸石识别方法

传统的煤矸石图像识别方法存在特征提取困难、泛化能力弱等问题,采用可见光方式进行煤矸石图像采集又容易受光照、粉尘等环境因素的影响,本文提出一种基于热成像技术和深度学习算法的煤矸石图像识别方法,利用热成像技术进行煤矸石图像采集,分别采用AlexNet、LeNet、ResNet_50这三个卷积神经网络构建煤矸石图像识别模型.根据总损失、识别准确率、训练速度进行模型性能比较,选择识别效果最好的模型,与两个可见光煤矸石图像进行对比实验.实验结果表明利用热成像技术能显著提升煤和矸石图像的差异性,采用热成像技术构建煤矸石数据集,结合AlexNet卷积神经网络训练的煤矸石识别模型,具有良好的识别效果.测试集识别准确率为97.88％.相对于利用传统的可见光成像技术,识别准确率有显著提升.     

一种改进的深度神经网络的花卉图像分类

花卉图像类内差异性大和类间相似性高使得花卉图像分类较难.传统花卉分类方法和普通卷积神经网络很难完整地表达花卉图像的特征,故而分类效果不理想.为提高花卉分类准确率,提出改进的InceptionV3网络用于花卉图片的分类.采用迁移学习的方法,将在大规模数据集上训练的InceptionV3网络用于花卉图像数据集的分类,对其中的激活函数进行改进.在通用Oxford flower-102数据集上的实验表明:该模型在花类图像分类任务中比传统方法和普通卷积神经网络分类准确率高,且比未改进的卷积神经网络准确率高,迁移过程准确率达到81.32%,微调过程准确率达到92.85%.