基于深度卷积生成对抗网络的植物图像识别方法的研究

提出使用深度卷积生成对抗网络进行植物图像识别方法.首先,利用生成式对抗网络生成植物图像样本,然后,利用判别网络中的卷积神经网络来提取图像特征,实现对生成网络产生的样本进行判别,以提升模型对图像数据分布的理解,从而达到了通过构建卷积神经网络对生产样本的质量进行测试的目标.实验结果表明,该方法生成的植物图像能够有效的提高卷积神经网络的识别准确率.     

适用于样本分布差异的迁移学习调制识别算法

针对大量有标签样本的数据驱动模型方法存在数据分布不完备问题,结合实际环境中通信信号样本差异大的特点,提出一种对抗域适应迁移算法.通过类判别器和域判别器对抗训练,使特征提取器能够提取到既具有类差异性又具有域不变性的特征.以无监督学习方式对目标域信号进行分类,以提升调制识别算法在实际环境中拟合存在分布差异数据集的自适应能力.对实际信号样本集中调制方式相近的9类调制信号在不同信噪比条件下进行测试,域适应迁移方法通过对抗训练有标签高信噪比的源域样本和无标签低信噪比的目标域样本,结果发现该算法的平均识别准确率较以往直接训练的平均识别准确率大幅提升.     

基于生成对抗网络的医学诊断模型知识蒸馏对抗攻击方法

为了提高医学诊断模型防御攻击的能力,提出了一种基于生成对抗网络的医学诊断模型知识蒸馏对抗攻击方法。首先创建医学对抗攻击端到端训练网络,并以残差网络作为对抗网络架构;其次在生成器特征块中融合扩张卷积块和通道注意力机制,采用马尔可夫判别器改进判别器网络结构;最后利用生成器和判别器组建生成对抗网络,使用对抗样本进行知识蒸馏对抗攻击,以训练医学诊断模型提高识别精度。采用对抗样本对所提对抗方法进行攻击验证,结果表明：本文方法对抗攻击的成功率为92.6%,与所对比的主流方法相比,该方法的成功率提高了20%,生成对抗样本的最大平均差异降低了3.68%,峰值信噪比、结构相似性分别提升了5.07%、20.29%。本文方法解决了医学诊断模型在对抗攻击中难以获取网络结构和参数信息的问题,生成的对抗样本更接近真实样本,网络效果更佳,为辅助医疗模型诊断及模型安全性提供了参考方案。     

基于可调节判别器的领域适应

当前基于对抗学习的领域适应(DA)对目标样本的适应性较差,导致目标域的预测精确度较低,为此提出基于可调节判别器的领域适应(A-DADA)算法.首先,利用两个判别器分类概率的距离作为权重应用到目标域对抗训练损失函数中,旨在减少已对齐目标样本对抗训练的次数同时增加未对齐目标样本的对抗训练次数;其次,将平方熵损失函数作为最小...     

一种基于同类融合的工业数据扩充算法

在基于深度网络的工业板材表面缺陷检测应用中,缺陷图像的类别不平衡和数量不足严重制约了深度网络的应用性能.为了解决此问题,提出一种基于同类融合的工业数据扩充方法以丰富表面缺陷图像训练集.首先根据缺陷特征将表面缺陷图像集中的样本进行分类,随机选择属于同一类别的多个样本执行融合操作以扩充数据量和丰富样本类型,然后将原始数据和扩充的人工数据组合起来作为新训练集,以提升模型分类和检测的能力.以实际生产中采集的钢材表面缺陷图像进行实验,并与生成算法扩充的样本进行比较.实验结果表明,该算法不仅在扩充表面缺陷图像质量上超过了卷积生成对抗网络(DCGAN)和循环一致生成对抗网络(CycleGAN)等生成算法,并在缺陷目标分类和检测任务上取得了更有效的扩充效果.     

基于循环卷积生成对抗网络的风机齿轮箱故障诊断

风机齿轮箱是风力涡轮传动系统中的关键部分,其故障发生随机、故障样本数量不足,严重影响故障诊断的准确性。针对此问题,提出一种基于循环卷积生成对抗网络的风机齿轮箱故障诊断方法。首先,构建基于循环卷积生成对抗网络的样本生成模型,利用卷积网络和循环网络作为生成器增强样本间的时间相关性;借助Wasserstein距离与梯度惩罚项改进目标函数,并通过博弈对抗机制优化生成器和判别器,提高模型的泛化能力。然后,结合真实样本和生成样本,设计基于堆叠去噪自编码器的故障诊断方法,实现齿轮箱的故障诊断。最后,利用风力涡轮传动系统数据集验证所提出的风机齿轮箱故障诊断方法的性能。结果显示,所提方法能够有效平衡故障样本数据集,进一步提高风机齿轮箱故障诊断的准确率。     

多生成器生成对抗网络

生成对抗网络(Generative adversarial networks,GAN)广泛应用于各种领域,尤其在图像生成方面.该模型由生成网络与判别网络2部分组成,在无监督的训练方式下,2个网络相互竞争相互提高.然而,GAN在训练时经常出现模式崩溃问题,进而导致模型收敛较慢,生成样本多样性较差.为解决这一问题,在深度卷积神经网络的基础上提出了一种多生成器生成对抗网络模型.该模型包含多个生成网络,每个生成网络均使用残差网络进行搭建,同时在生成网络间引入协作机制,以加快模型获取信息并减少参数量,最后将各生成网络的特征图进行融合得到最终图像输入到判别网络中.GAN在训练过程中还会出现梯度消失、训练不稳定问题.为避免出现这些问题,将Wasserstein距离和梯度惩罚引入模型的损失函数.通过在多个数据集上与多种相关方法进行实验比较,结果表明提出的模型在缓解模式崩溃问题、加快模型收敛速度以及减少参数量上均明显优于其他几种方法.     

建筑物指数与对抗网络结合的检测样本增广

在基于深度学习的遥感图像大范围目标检测中,部分地物获取难度较大,训练结果不佳。因此,本文利用形态学建筑物指数与生成式对抗网络进行样本增广,减少因检测样本不足导致的模型过拟合问题。通过提取纹理结构信息相关的形态学建筑物指数,将其与原始样本进行叠加,对建筑物的纹理与空间特征进行强化。同时利用已有样本训练生成式对抗网络以增广部分目标类别,并将其与形态学建筑物指数增强后的样本进行合成,以扩充原始样本集。相比于翻转,裁剪,色调变化的增广策略,使用该方法的检测精度在Yolov5,EfficientDet等模型上的检测精度均有2%-5%的提升。通过实验证明,利用建筑物指数与生成式对抗网络相结合的样本增广方法对于诸如发电站等特殊感兴趣类别的小样本遥感图像目标检测精度具有明显提升效果。     

基于生成对抗网络的人脸图像修复

为了有效修复大面积破损的面部图像,通过生成对抗网络,使用解码器-编码器结构的卷积神经网络作为生成模型,增强生成模型的结构信息预测能力,同时引入对抗训练策略优化生成模型。该模型首先训练一个判别模型识别真实图像,再将判别待修复图像输入生成模型后所得到的结果是否真实,从此为生成模型提供优化梯度。结合卷积神经网络的结构信息预测能力和DCGAN对抗策略的优化能力,提高图像补全效果。通过在CeleBA人脸数据集上进行的实验结果表明:该方法在补全大面积破损的图像任务上性能明显优于其他方法。     

基于改进深度卷积生成对抗网络的入侵检测方法研究

针对入侵检测系统因采用的网络攻击样本具有不平衡性而导致检测结果出现较大偏差的问题,文章提出一种将改进后的深度卷积生成对抗网络(DCGAN)与深度神经网络(DNN)相结合的入侵检测模型(DCGAN-DNN),深度卷积生成对抗网络能够通过学习已知攻击样本数据的内在特征分布生成新的攻击样本,并对深度卷积生成对抗网络中生成网络所用的线性整流(ReLU)激活函数作出改进,改善了均值偏移和神经元坏死的问题,提升了训练稳定性。使用CIC-IDS-2017数据集作为实验样本对模型进行评估,与传统的过采样方法相比DCGAN-DNN入侵检测模型对于未知攻击和少数攻击类型具有较高检测率。     

小样本数据生成及其在异常检测中的应用

在不平衡数据的应用中,少量的负样本(异常数据)往往是检测准确率低的重要原因,如在主机异常检测领域中,异常样本过少使得检测效果不佳.为解决这一问题,该文改进了深度卷积生成对抗网络,使其更易于收敛和生成样本.再通过将改进的深度卷积生成对抗网络用于入侵检测评测数据集ADFA-LD异常样本的训练,构造出更多的异常样本.最后,为验证生成样本的效果,以多种异常检测方法检测对上述增加样本后的平衡数据进行实验,实验结果发现新增加的异常样本能被全部检测出,而且已测出的异常样本无漏检,实现了高检测率和低误报率.对比实验表明该文提出的小样本数据生成方法能有效解决某些数据不平衡的应用问题.     

基于改进DCGAN轮胎缺陷图像生成方法

针对深度卷积生成对抗网络的数据扩充方法存在生成图像质量差、模型框架不稳定、模型收敛速度慢等问题，提出一种改进DCGAN轮胎缺陷图像生成模型。将残差网络和注意力机制嵌入到DCGAN模型中，提升模型特征的提取能力；同时摒弃DCGAN损失函数JS散度，使用带有梯度惩罚项的Wasserstein距离，提高模型训练的稳定性。实验结果表明，使用给定模型生成的轮胎缺陷图像质量优于使用DCGAN，WGAN，CGAN与SAGAN所生成图像，其平均FID值可以达到116.28，最小FID值可以达到84.94。所提出的模型可以稳定生成质量更好的轮胎缺陷图像，为轮胎缺陷样本数据集的扩充提供了一种有效途径，有助于有效解决深度学习在缺陷检测领域发展所面临的小样本问题。     

基于对抗学习的讽刺识别研究

为了避免现有讽刺识别方法的性能会受训练数据缺乏的影响, 在使用有限标注数据训练的注意力卷积神经网络基础上, 提出一种对抗学习框架, 该框架包含两种互补的对抗学习方法。首先, 提出一种基于对抗样本的学习方法, 应用对抗生成的样本参与模型训练, 以期提高分类器的鲁棒性和泛化能力。进而, 研究基于领域迁移的对抗学习方法, 以期利用跨领域讽刺表达数据, 改善模型在目标领域上的识别性能。在3个讽刺数据集上的实验结果表明, 两种对抗学习方法都能提高讽刺识别的性能, 其中基于领域迁移方法的性能提升更显著; 同时结合两种对抗学习方法能够进一步提高讽刺识别性能。     

深度学习在图像识别中的应用

深度学习通过建立深层神经网络来模拟人脑进行分析、学习和解释数据,被广泛用于图像识别领域.首先,简述了深度学习在图像识别中的研究现状;其次,介绍了卷积神经网络、深度置信网络、循环神经网络和生成对抗网络等几种常用于图像识别领域的深度学习网络模型;然后,从人脸识别、动作识别、跌倒检测等方面,论述了深度学习在图像识别领域的典型应用;最后,探讨了该领域的研究难点及发展前景.深度学习可以从不同的图像中自动提取相似的特征并进行分类,识别率高,鲁棒性强,推动了人工智能背景下图像识别的发展.无监督学习、对抗网络等将成为深度学习领域的热点.     

面向稀疏数据场景的生成对抗网络推荐算法

基于生成对抗网络的协同过滤算法(CFGAN)是生成对抗网络在个性化推荐领域上的重大突破,但CFGAN存在缺乏对用户可能交互物品的关注以及面对稀疏数据场景特征提取能力较弱的问题。另外,结合负采样技术提出的优化CFGAN方案存在无法结合用户属性抽取负样本的缺陷。为此,本文提出一种改进的CFGAN模型,通过引入增强的置换注意力机制强化面向稀疏数据集的特征聚焦能力,同时考虑用户可能交互物品对推荐结果的影响;此外,采用协同用户社交网络从用户反馈中提取的语义好友特征嵌入CFGAN,以实现负样本的个性化抽取,进一步提升模型面向稀疏数据场景的推荐效果。     

基于DCGAN和改进YOLOv5s的桥梁表面缺陷检测识别

针对人工检测桥梁表面缺陷存在精度低、速度慢和漏检率高等问题,该文提出了基于深度卷积生成式对抗网络(deep convolutional generative adversarial networks,DCGAN)和改进YOLOv5s的桥梁表面缺陷检测识别模型.首先,通过DCGAN网络对自主采集的桥梁表面缺陷图像进行数据增强,建立每类缺陷样本数量较为均衡的数据集; 其次,在YOLOv5s模型基础上嵌入CBAM注意力机制模块,使模型将注意力集中于缺陷区域,从而提升图像分类的准确率; 最后,为验证所提方法的适用性,将包含4类桥梁表面缺陷的数据集进行训练与测试.实验结果表明:该文提出的模型在桥梁表面缺陷检测上的准确率为92%,相比其他深度学习模型具有更高的检测精度和鲁棒性.     

基于SNGAN的黑盒恶意软件对抗样本生成方法

基于变分自编码器的协同推荐算法可以帮助解决推荐算法中的稀疏性问题，但是由于变分自编码器模型先验是单一的高斯分布，使得表达趋向简单和平均，存在拟合不足的问题.高斯混合变分自编码器模型拥有更加复杂的先验，相对于原本的变分自编码器模型，它对于非线性的任务有着更强的适应性和效果，已被广泛应用于无监督聚类和半监督学习.受此启发，本文研究基于高斯混合变分自编码器模型的协同过滤算法.本文基于Cornac推荐系统比较框架设计实验，将高斯混合变分自编码器改进后用于协同推荐任务中，利用生成模型重新生成的用户-物品矩阵进行推荐.在推理模型和生成模型中分别用一层隐藏层提取深层特征增加模型鲁棒性，并且使用提前停止的训练策略以减少过拟合.本文在多组公开数据集上进行实验，与其他推荐算法在NDCG和召回率指标上进行对比.实验证明，改进的基于高斯混合变分自编码器模型的协同过滤算法在推荐任务中表现优异.     

基于GANs-LightGBM的序贯三支异常用户检测研究

针对网络中异常数据类别分布的不平衡性和异常用户检测代价的敏感性,在序贯三支决策框架下,提出了一种基于生成式对抗网络和集成学习模型的异常用户检测方法.利用生成式对抗网络(generative adversarial nets,GANs)模型对异常/非异常数据进行类别平衡,并在多层次多粒度的特征空间下训练LightGBM模型,持续地处理不确定域的样本以识别异常用户.实验结果表明,与传统的机器学习算法相比,该方法在异常用户检测中具有较高的AUC值和较低的检测代价.