基于YOLOv5和U-Net3+的桥梁裂缝智能识别与测量

为了克服传统数字图像处理方法进行桥梁裂缝识别时面临的效率低、效果不佳等问题,提出了集成深度学习YOLOv5和U-Net3+算法的一体化桥梁裂缝智能检测方法.通过调整算法宽度和深度参数,优化边界框损失函数,构建基于YOLOv5目标检测算法的裂缝识别定位模型,实现桥梁裂缝快速识别与定位;引入结合深度监督策略及预测输出模块的U-Net3+图像分割算法,训练并构建桥梁裂缝高效分割模型,实现像素级裂缝智能化提取;建立结合连通域去噪、边缘检测、形态学处理的八方向裂缝宽度测量法,基于U-Net3+裂缝分割结果实现裂缝形态及宽度高精度测量;利用LabelImg图像标注软件制作包含4 414张图像的裂缝识别定位模型训练数据集;利用LabelImg图像标注软件及CFD数据集制作包含908张图像的裂缝分割模型训练数据集;利用无人机航拍的485张5 280×2 970 pixels桥梁索塔裂缝图像,来制作裂缝智能检测模型的测试对象.将所提出的裂缝检测方法应用于上述裂缝测试对象,其裂缝识别定位准确率91.55%、召回率95.15%、F1分数93.32%,裂缝分割准确率93.02%、召回率92.22%、F1分数92.22%.结果表明,基于YOLOv5与U-Net3+的桥梁裂缝智能检测方法,可实现桥梁裂缝高效率、高精度、智能化检测,具有较强的研究价值和广泛的应用前景.     

基于改进Deeplabv3+的桥梁裂缝分割算法研究

为提高Deeplabv3+模型对桥梁裂缝的分割精度与检测效率,提出一种多分支卷积块和Deeplabv3+改进的桥梁裂缝分割算法。在Deeplabv3+模型中加入RFB多分支卷积模块,将Deeplabv3+中的backbone替换为Mobilenetv2,用深度分离卷积替换算法中所有普通卷积,增加一次底层特征融合。将改进模型与主流的图像检测模型如PSPNet、U-Net在相同数据集下进行实验对比,结果表明,改进后的Deeplabv3+模型对桥梁裂缝的检测具有较好的效果,检测精度可达90.15%,较原始模型提高了4.07%。改进后的模型分割精度和速度有明显提高,对于完成裂缝检测任务具有实际应用价值。     

基于E-HRNet的路面破损区域识别方法

针对现有路面破损区域识别方法识别效率低、泛化性能差等问题,提出了一种基于深度高分辨率网络HRNet的路面坑槽和裂缝识别方法 .采用车载单目相机实地采集路面坑槽和裂缝图像,并对图像进行预处理和标注,生成路面破损数据集.在原HRNet基础上,对其网络特征提取层的4个不同分辨率表征分别融合改进的卷积注意力模块,形成E-HRNet网络模型.为了提高EHRNet模型的推理速度,对其各步骤中不同分辨率分支的残差层数进行了优化,并采用联合损失函数对该模型进行监督训练.试验结果表明：E-HRNet网络模型对路面坑槽和裂缝区域分割的平均像素精度和平均交并比分别达到了94.53%和88.31%,与原HRNet网络模型相比,平均像素准确率增加了6.53%,平均交并比提升了5.38%,平均类别准确率提高了1.39%;模型检测帧率提高了30.3%,而模型体积则减少了42.6%,可满足模型轻量化和实时检测的需求;与DDRNet、DeeplabV3+等同类模型相比,E-HRNet网络模型对坑槽和裂缝区域的分割精度更高,有效地避免了漏检、误检以及边界模糊等问题的出现,具有更好的实时性和泛化性.     

基于多重注意力机制的高分辨率遥感影像语义分割

针对当前深度神经网络在处理遥感影像语义分割过程中存在的模型庞大、处理耗时长、实时性低、小目标分割准确率不高的问题,提出了一种嵌入多重注意力机制的Multi-AttnDeepLabv3+(Multiple Attentionbased on DeepLabv3+)语义分割模型.该模型在编码部分使用轻量神经网络作为主干特征提取网络,加入混合注意力机制增强重要特征通道和空间像素的权值比重;在解码部分,在特征融合过程中加入通道压缩激活注意力模块,通过压缩激活操作再次增强重要特征通道的权重,提升模型分割准确率.该模型在多个数据集上取得较好的实验结果 .在相同条件下,此模型训练速度较传统网络模型有明显提升.与同类型轻量级语义分割模型相比,该模型在提升分割效果上具备优势.     

基于语义分割的桥梁锈蚀病害识别对比分析

针对桥梁锈蚀数据难获取、锈蚀病害数据集小的问题，基于生成对抗网络(GAN)对桥梁锈蚀数据集进行扩增，并采用IS和K均值聚类算法验证其有效性.采用扩增后的数据集，按4∶1的比例划分为训练集和验证集，分别对U-Net网络和DeepLab-V3+网络进行训练，对比分析2种网络对于锈蚀分割的精度、召回率及F₁分数.结果表明，采用深度卷积生成对抗网络(DCGAN)生成虚拟数据集的IS值达到2.41,分类肘形图类别数为5,与原数据集吻合，可作为扩增数据集以提升模型泛化性；DeepLab-V3+网络模型在验证集上的精度为0.935,召回率为0.952,F₁分数为0.943,均显著高于U-Net网络模型.DeepLab-V3+网络在点状锈蚀区域连通与分割方面优于U-Net网络，并实现了片状锈蚀区域分割，为桥梁锈蚀精准识别与分割提供了技术支撑.     

基于改进DeepLabV3+网络的坝面裂缝检测方法

基于图像分析的水电站坝面缺陷判别是一种高效、精准的方法，然而大坝裂缝图像存在背景复杂以及裂缝和背景像素比例不均衡等问题，导致传统算法的检测效果差。该文提出一种基于改进的DeepLabV3+网络模型的坝面裂缝检测方法。该方法利用三线注意力模块(three line attention module,TLAM)提高模型对裂缝像素的提取能力；采用空洞空间金字塔池化(atrous spatial pyramid pooling,ASPP)模块进行级联优化，实现更密集的像素采样，获取更丰富的裂缝特征；将MobileNetV2作为特征提取主干网络，可实现网络轻量化并减少模型参数；将焦点损失(focal loss,FL)和Dice损失(Dice loss,DL)作为模型的损失函数，可克服数据不平衡的困难。对西南某水电站的坝面裂缝数据集进行模型有效性和对比实验，结果表明：该方法中用来评价模型精度的F_{1, score}、平均交并比(mean intersection over union,MIoU)和平均像素精度(mean pixel accuracy,MPA)的值分别达到73.98...     

改进的DeepLabv3+同图复制篡改检测算法

为解决现有的篡改检测算法难以提取图像篡改边缘特征、篡改区域定位精度较低问题,提出一种改进的DeepLabv3+同图复制篡改检测算法。该算法在DeepLabv3+网络中引入双重注意力机制模块,用于捕捉上下文信息,以提高模型对篡改区域的适应性;采用残差细化模块对预测掩膜进一步优化,以增强模型对篡改边界的敏感性;使用一种新的混合损失函数用于模型训练,以利于模型在像素级和图像级中学习篡改图像与对应真实掩膜之间的映射关系。实验结果表明,改进的DeepLabv3+同图复制篡改检测算法,在COPYMOVE＿NIST和COPYMOVE＿COCO数据集上的3个评价指标均高于FCN、U-Net及DeepLabv3+算法,检测精度分别达到0.929和0.895,能够有效地提取图像篡改边缘特征,解决边缘像素漏检和误检问题。     

基于深度卷积神经网络融合模型的路面裂缝识别方法

现有的路面裂缝识别方法大多仍局限于基于主动特征提取的处理技术,对路面图像来源有专一性要求,算法不具备泛化能力,现有的基于神经网络识别算法对设备有特定要求,且路面裂缝的定位准确性不高。为此,提出基于深度卷积神经网络融合模型的路面裂缝识别方法。首先,应用多目标SSD卷积神经网络模型对路面裂缝进行分类检测,然后使用深度残差网络对SSD模型的特征提取结构进行改进,并根据损失函数的收敛程度对模型中的超参数进行优化,提高路面裂缝分类和定位的准确率;其次,针对裂缝分类检测模型对路面裂缝定位存在的偏差,提出基于U-Net模型的路面裂缝分割方法,并改进模型的特征提取网络,提高裂缝分割精度,实现精确的裂缝分割;最后,将裂缝分类检测模型与分割模型进行融合,加载2个模型并导入上述训练得到最优权重,根据裂缝分类网络判断路面图像有无裂缝,若存在裂缝则给出具体类别和置信度,并将这些信息和原始裂缝图像输入U-Net分割网络,根据分割结果计算线性裂缝的长度、宽度及网状裂缝的面积。试验结果表明:给出的路面裂缝识别方法对于横向裂缝、纵向裂缝和网状裂缝的识别精度分别为86.6%、87.2%和85.3%;该方法不仅能够给出路面裂缝的类别信息,还可以给出路面裂缝的精确定位和几何参数信息,可直接用于路面状况评价。     

基于深度学习SCNet的钢筋混凝土锈蚀裂缝识别

为提高钢筋混凝土锈蚀裂缝检测分类的效率和精度，提出了一种基于深度学习卷 积神经网络（Convolutional Neural Network，CNN）的钢筋混凝土锈蚀裂缝识别模型 SCNet（Steel Corrosion Net）. 首先通过原始数据采集和数据增强构建了39 000张图片的裂缝数据集，然后利 用 TensorFlow 学习框架和 Python构建神经网络模型并进行训练测试，根据模型的训练精度和 测试精度进行网络结构和网络参数的优化，最终将 SCNet识别模型与两种传统检测方法进行 对比 . 结果表明：文中所建立的 SCNet三分类神经网络模型达到了 96.8%的分类准确率，可以 有效识别分类钢筋混凝土锈蚀裂缝，并且具有较高的准确率和可测性；在图像数据有阴影、扭 曲等噪声干扰的条件下，两种传统检测方法已不能达到理想的分类效果，SCNet模型仍能表现 出相对稳定的分类性能.     

改进型DeepLabV3+的糖尿病眼底病变分割

针对糖尿病视网膜眼底病变多类分割难及小病灶识别率低的问题,提出一种融合注意力机制与改进型DeepLabV3+的糖尿病视网膜眼底病变多类病症分割方法．该方法首先通过使用MobileNetV2网络提取病灶特征,减少参数量并提高算法训练速度;接着通过优化空洞空间卷积金字塔池化中的空洞卷积层数与空洞率,以提高捕获小病灶特征的能力;然后基于DeepLabV3+网络模型进行改进,借助坐标注意力机制感知病灶方向和位置信息,从而提高识别精度;最后采用FGADR和IDRiD数据集分别训练和测试所提出的模型．实验结果表明：所提出方法的平均交并比(MIoU)指标为73.75%,具有较高的分割精度,验证了模型有效性．     

基于改进型深度网络数据融合的滚动轴承故障识别

针对传统智能诊断方法依赖于信号处理和故障诊断经验提取故障特征以及模型泛化能力差的问题,基于深度学习理论,提出将卷积神经网络算法结合softmax分类器,针对数据集不平衡问题引入加权损失函数、正则化以及批量归一化等模型优化技术搭建适于滚动轴承故障诊断的改进型深度卷积神经网络模型。模型从原始实测轴承振动信号出发逐层学习实现特征提取与目标分类。实验结果表明,优化后的深度学习模型可实现对早期微弱故障、不同程度故障的精确识别,在不平衡数据集上也可达到95%的识别准确率,并且模型拥有较快的收敛速度和较强的泛化能力。     

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。     

基于轻量级MobileNetV2-DeeplabV3+的棒材分割方法

针对当前语义分割模型为提升像素分割精度,不断增加算法复杂度,导致模型出现参数量大,耗时长,难以部署至工业现场等问题,提出一种基于轻量级MobileNetV2-DeeplabV3+模型的棒材分割算法。算法为平衡像素分割精度、模型参数量和算法检测速度,在原网络基础上做出一系列改进：将原有的Xception主干网络替换为轻量级MobileNetV2网络以降低模型参数量与计算复杂度;在空洞空间金字塔池化(ASPP)模块基础上密集连接各空洞卷积以获得更大的感受野,更加密集的像素采样,并扩大输出特征覆盖的语义信息;使用深度可分离卷积(DSConv)替代ASPP模块中的标准卷积进一步降低模型的计算复杂度;此外,引入有效通道注意力(ECA)模块聚焦目标边缘特征,增强特征图通道信息提取的效果。实验表明：改进后的模型在棒材数据集下平均交并比(MIOU)为89.37%,平均像素精度(MPA)为94.57%,帧率(FPS)为33.09帧/s,模型参数量为33.6 M。与U-net、M-PSPNet、M-DeeplabV3+等模型相比,改进后算法的MIOU值与MPA值略低于最佳值,但仍处于较高水准,模型参数量小...     

基于改进高斯滤波网络的深度伪造检测方法

针对滚动轴承传统故障诊断方法训练收敛速度慢、识别准确率不高、抗针对虚假视频的检测中,特征噪声多、数据量大和检测准确率低的问题,提出一种改进高斯滤波对地标点进 行去噪和改进深度网络模型来提升精度的算法(IGFNet);算法将高斯滤波拓展到空域和值域上,在滤除低频噪声的同时尽可能保留高频噪声,使得在后续特征数据的处理中,标记点的精度得以提升;采用特征化的数据代替原始数据以减少数据量,使得送入网络的数据量大大缩小,有效缩短了训练时长和减少了网络参数量,在实际应用中可以增加鉴别虚假视频的效率;并且针对人脸属性特征点的差异采用不同深度的双流神经网络,从而更加有效地学习如何鉴别虚假视频。 实验表明:改进高斯滤波网络算法(IGFNet)有效地增加了真假脸检测的准确率,在与当前 较为优秀的方法如 Meso4,Xecption,LRNet 等的对比下,IGFNet 的准确率均有不同程度的提升,在跨数据集的测试上提升尤为明显;在压缩过的虚假视频测试中,IGFNet 的泛化下降程度最低,显示了较强的鲁棒能;通过改进网络加入梯度热力图以直观判断出 IGFNet 对于深度伪造图片的鉴别能力。     

基于深度残差网络的医学超声图像多尺度边缘检测算法

为提高医学超声图像在临床诊断的效果, 需先对图像进行优化检测和识别, 提出一种基于深度残差网络的医学超声图像多尺度边缘检测算法. 首先, 通过对原始医学超声图像进行自动标注, 构建医学超声图像灰度分布矩阵, 利用分布矩阵完成医学超声图像的多尺度分割; 其次, 构建医学超声图像多尺度边缘的轮廓模型, 提取多尺度图像边缘特征; 再次, 构建深度残差网络结构, 采用深度残差学习算法进行超声图像的底层图像信息融合; 最后, 对融合后的边缘图像数据进行多尺度边缘检测. 实验结果表明, 该算法的图像分割精度高, 特征提取准确率达80%以上, 图像边界中间断区检测效果较好, 边缘点查全性较高, 算法检测耗时短、收敛性强.     

基于量表大数据的深度神经网络抑郁分类模型

针对抑郁相关量表大数据所面临的特征冗余、特征维度单一、特征子集难以确定等问题,提出了一种基于深度神经网络（deep nural network,DNN）的抑郁分类模型．通过结合主成分投影k-means（principal component, PC k-means）,在不破坏原有特征空间的条件下对量表大数据进行特征选择,并对原始算法的随机性与聚类个数不确定的问题进行了优化;在此基础上,为了增强抑郁识别维度的多样性,构建了引入因子分解机（factorization machines,FM）的DNN抑郁分类模型．分析和对比结果表明:PC k-means不仅可以有效地选择特征,而且与传统分类器和FM-DNN结合,更能提高抑郁分类的准确率,为深度学习引入量表大数据分析提供了新的研究思路与方向．      

基于灰狼算法优化深度学习网络的网络流量预测

针对深度学习网络在网络流量预测建模过程中的参数优化难题, 以改善网络流量预测结果为目标, 提出一种基于改进灰狼算法优化深度学习网络的网络流量预测模型. 首先, 收集网络流量历史数据, 并对数据进行相空间重构、 归一化等预处理; 其次, 引入灰狼算法快速搜索到全局最优深度学习网络的相关参数, 并根据最优参数对预处理后的网络流量历史数据进行学习, 建立能挖掘网络流量历史数据变化规律的预测模型; 最后, 与其他算法优化深度学习网络的网络流量预测模型进行对比分析. 实验结果表明, 基于改进灰狼算法优化深度学习网络的网络流量预测精度超过90%, 远高于其他对比模型, 且预测建模过程的建模时间少于对比模型, 可满足网络流量管理的高精度和实时性要求.     

一种轻量化非结构化道路语义分割神经网络

非结构化道路由于没有明显车道线且道路特征多、地域差异大，现有的结构化道路分割方法无法满足非结构化道路分割在实际应用中的实时性与准确性要求．为了解决上述难点，本文基于DeepLabv3+网络提出一种G-lite-DeepLabv3+网络结构，使用Mobilenetv2网络替换解码器中的Xception特征提取网络，并通过在Mobilenetv2网络与空洞空间金字塔池化模块中使用分组卷积替换普通卷积，且有选择地取舍批规范层来减少参数量，在不影响精度的同时提升分割效率．同时针对非结构化道路在图像里分布位置相对较固定的特点，引入注意力机制对高级语义特征进行处理，提升网络对有用特征的敏感度与准确性．选用与我国非结构化道路路况相似的印度道路驾驶IDD进行训练，并与其他经典语义分割网络进行实验对比，结果表明，相比于其他网络，本文提出的G-lite-DeepLabv3+准确率与实时性均表现较好、误分割与边缘清晰度均好于对照网络；与经典算法进行对比，平均交并比mIoU提升1.3%，平均像素精度提升6.2%，帧率提升22.1%.     

基于改进卷积神经网络的中药饮片图像识别

为解决AlexNet网络模型在中药饮片图像识别中存在的识别准确率和鲁棒性不够理想的问题,以常见的50种中药饮片为研究对象,对AlexNet网络模型进行改进优化。首先通过拍摄以及搜索引擎获取中药饮片图像,并对图像进行数据扩充以及细节增强预处理。其次对AlexNet网络模型进行优化改进,通过缩减原网络的卷积核个数和卷积核大小、使用全局平均池化(global average pooling, GAP)替代全连接层以减少网络参数;去除局部响应归一化(local response normalization, LRN)层、引入批量归一化(batch normalization, BN)层和使用Lion优化算法替代随机梯度下降(stochastic gradient descent, SGD)优化算法以提高网络训练速度;使用Mish激活函数替代ReLU激活函数和引入通道注意力机制SENet网络以提高模型的识别精度。实验结果表明,改进后的网络模型相比于AlexNet网络模型,平均识别率提高了6.1%,平均损失率下降了14.4%,网络参数由原来的60 M缩减至1 M,该结果表明在中药饮片数据集上,改进...