基于奇偶交叉卷积的轻量级图像语义分割网络

传统轻量级图像语义分割网络中的跨步下采样卷积导致感受野呈现刺状分布，使得像素点利用率出现系统偏差，影响分割精度的提升。为此，针对传统的轻量级图像语义分割网络设计一种奇偶交叉卷积的下采样模块，在跨步奇数卷积模块前增加单步偶数卷积模块，在一定程度上缓解了刺状分布带来的不良影响，消除了分割网络中不同空间位置上像素利用率的偏差，最终提高了模型对像素点的分割精度。通过7种不同轻量级图像语义分割网络的对比可以看出，所提模型可以明显消除刺状分布，使分割网络的精度进一步提高，同时也证明了该模型适用于不同的轻量级网络，具有普适性。     

利用深度残差网络的高分遥感影像语义分割

遥感影像分割是影像解译与分析的必要过程,随着深度学习在特征表达上的优势逐步显现,以深度网络为基础模型的影像语义分割已成为自动分割的主要研究趋势.该文提出了一种基于深度残差网络的多尺度语义分割模型,旨在针对小样本遥感影像数据集,提高具有不同尺度分割对象的遥感影像分割精度.首先将深度残差网络以全卷积网络形式进行微调,实现端到端语义分割模型结构构建;然后针对全卷积网络粗糙分割输出的问题,引入Atrous卷积精细化模型上采样过程,进而提高输出标签图精度;最后针对小样本数据进行随机多尺度数据增强,通过样本扩充提高模型分类精度和鲁棒性.试验基于ISPRS 2D Vaihingen语义分割数据集,影像分割结果的分类精度达到89.7%,尤其在小尺度对象上具有较好分割效果.     

基于级联可分离空洞残差U-Net的肝脏肿瘤分割

计算机辅助肝脏肿瘤分割可减少医生工作量,提高手术成功率,因而具有重要的临床诊疗价值。为获得精确的肝脏肿瘤自动分割结果,该文结合医学影像分割领域近年新兴的U-Net模块提出了基于级联可分离空洞残差U-Net（cascaded separable and dilated residualU-Net,CSDResU-Net）的肝脏肿瘤分割方法。CSDResU-Net采用了级联操作,解决了因肿瘤在整幅图像中占比小而造成的肿瘤分割数据不平衡问题;通过在分割网络中整合残差单元、深度可分离卷积和空洞卷积,能够增加卷积核感受野并快速提取更具判别性的肝脏肿瘤图像特征,从而提高肝脏肿瘤分割精度。在国际医学图像计算和计算机辅助干预协会肝脏肿瘤分割数据库上的实验结果表明,CSDResU-Net比基线方法的Dice系数指标提升了1.3%,同时发现空洞率对分割网络的性能表现影响较大。     

基于边缘增强和特征金字塔的视网膜血管分割网络

U-Net在许多医学图像分割问题中具有先进的性能，因此提出了一种基于边缘增强和特征金字塔的U型分割网络并应用于视网膜血管分割。通过基于梯度算子的边缘增强模块获取额外的边缘先验，以无监督的方式增强边界特征和提高网络对细小血管的辨识能力，利用特征金字塔级联模块帮助网络提取更丰富的语义特征，并将传统卷积替换为Octave卷积方式以更好地提取特征。在公开的2个眼底图像数据集上进行实验，结果证明改进的方法具有更好的性能，有效地提高了分割结果中血管的完整性和连续性。     

嵌套网络模型下的相似图像检索方法

对深度学习领域的稠密卷积网络（dense convolutional network, DenseNet）进行改进，提出了一种嵌套网络模型下的相似图像检索方法。该方法主要通过嵌入压缩和激励网络（squeeze-and-excitation network, SENet），调整原DenseNet网络结构，优化特征提取模块，从而提高图像检索的准确率。在整个深度学习的过程中，给图像特征通道设置合理的权值，抑制图像中的无效特征，能够进一步提高图像的检索速度。实验结果表明，所提算法能够加强图像有效特征的传递，无论从精度和速度方面均可得到较好的图像检索结果。     

注意力引导的三维卷积网络用于遥感场景变化检测

场景级变化检测策略可以容忍高分遥感影像的大量噪声，进而从语义层级更准确地描述遥感图像在前后时相的变化，为高分辨率影像变化检测提供了可能。本文提出了一种注意力引导的三维卷积神经网络用于高分遥感影像场景变化检测的方法。首先构建一个在AlexNet基础上进行简化的三维卷积网络，然后加入一个语义注意力模块来进一步提取地表覆盖变化显著的候选判别区域；最后输入分类层得到分类结果，整个框架以端对端、可训练的方式进行组织，直接由双时相场景切片通过卷积网络得到变化检测结果。为评估场景级变化检测方法性能，本文制作了一个语义级高分遥感影像场景变化检测数据集，在该数据集上的实验结果显示本文方法变化检测的准确率高于相关方法，验证了方法的有效性，初步展示了基于深度学习的场景级遥感变化检测的发展前景。     

嵌套网络模型下的相似图像检索方法

对深度学习领域的稠密卷积网络（dense convolutional network,DenseNet）进行改进,提出了一种嵌套网络模型下的相似图像检索方法。该方法主要通过嵌入压缩和激励网络（squeeze-and-excitation network,SENet）,调整原DenseNet网络结构,优化特征提取模块,从而提高图像检索的准确率。在整个深度学习的过程中,给图像特征通道设置合理的权值,抑制图像中的无效特征,能够进一步提高图像的检索速度。实验结果表明,所提算法能够加强图像有效特征的传递,无论从精度和速度方面均可得到较好的图像检索结果。     

基于语义分割的遥感影像建筑变化检测

遥感影像变化检测是利用多时相影像确定一定时间内地物或现象的变化，提供地物空间变化的定性与定量信息。传统遥感影像变化检测方法主要基于地面纹理及空间特征的方法，存在着难以精确识别遥感影像中新增建筑物的问题，为此该文提出了一种基于UNet网络的遥感影像建筑物变化检测方法。首先，将轻量级高效通道注意力机制网络（efficient channel attention network, ECANet），注入到原UNet网络模型，调整并优化网络结构，提升影像分割的准确度。然后改进SENet网络参数，提高遥感影像中的建筑物变化检测的精度。该文在高分辨率数据集LIVER-CD上进行实验，结果表明，所提方法的语义分割准确度达到99.03%，建筑变化检测准确率达到98.62%。相比于其他方法，该方法增强了影像的有效特征，提升了遥感影像中地面建筑物的检测精度。     

结合transformer多尺度实例交互的稀疏集目标检测

为改进稀疏集目标检测方法存在的特征图缺乏空间细节信息、目标特征没有做到全局上下文实例交互、全局语义信息没有得到充分学习等问题，设计了一种结合自适应特征增强和实例特征交互的稀疏集目标检测算法。自适应特征增强模块在特征提取过程中利用不同尺度的池化和卷积来丰富高级语义信息，减小低级语义信息背景噪声的干扰，降低目标错检率和漏检率。实例特征交互模块在边界框回归设计中结合transformer的多层注意力，并融合通道注意力和动态卷积网络对建议框的通道信息进行增强，改善了目标的边缘信息，提高了网络的实例特征交互效率。最后在COCO2017数据集与原始网络进行实验对比，平均精度提升了4.2%，其中在大目标上提升了4.6%，在PASCAL VOC数据集上提升了2.7%。     

基于级联残差对抗生成网络的超分辨重建

图像超分辨率技术在遥感领域的应用越来越多,卷积神经网络(Convolutional neural network, CNN)在图像超分辨率任务方面取得了比传统方法更显著的改进。为了解决超分辨重建算法重建图像细节不清晰的问题,对基于对抗生成网络的超分辨重建算法进行了研究,以恢复接近人眼感知质量的超分辨重建图像。对抗生成网络分为生成器子模块和判别器子模块,生成器模块提取的低频图像特征在进入残差块前进行分组卷积,达到了降低参数量的目的。每3个残差块构成一个级联块,级联块通过级联的方式聚合不同级联块之间图像的特征,以实现信息流传递到更加深层的网络中,经过上采样完成生成器中的图像重建过程。判别器网络用于判别是否为生成器重建图像和真实的高分辨率图像,在真实高分辨率图像的判别过程中提高模型能力。同时,研究了加入感知损失对超分辨重建图像的影响,使重建图片纹理细节更加丰富。实验结果表明,重建图像的峰值信噪比较原来算法提高了0.48 dB,结构相似度提高了0.023,该模型在主观视觉评价和客观量化评估上有所提升。     

基于3D-CNN的高光谱遥感图像分类算法

现有的三维卷积神经网络(Three-dimensional convolutional neural network, 3D-CNN)模型常有参数过多和特征提取不全面的情况，并且对样本标签有限问题的处理存在不足。针对样本标签有限的问题，采用生成式对抗网络模型对原始数据进行数据增强，解决了个别样本标签少导致分类模型出现过拟合的现象；针对3D-CNN网络提取特征不全面的问题，所设计高效的3D-CNN网络模型，在网络中加入纹理信息增强模型，使网络能更好地提取图像的空谱特征。实验表明，算法在小样本数据情况下比原始网络分类精度更高，能自适应提取高光谱图像的空谱联合特征。     

基于卷积神经网络的面部图像修饰检测

为避免人为因素对人脸面部图像皮肤纹理特征提取产生的影响,用卷积神经网络算法对人脸图像修饰进行检测.传统的图像分类方法需要进行复杂的人工特征提取,而卷积神经网络可以自动学习并直接从图像中获取特征,解决了传统模式识别方法特征提取难的问题,具有更高的识别率和更广泛的实用性.在传统卷积神经网络模型中,调整卷积核大小、减少参数、改变卷积层滤波器数量、调整卷积层和池化层的交替方式、使用dropout来提高模型泛化能力以形成适用于人脸修饰检测的新的网络模型.实验结果表明,在引入的数据集上,新的网络模型对人脸图像的修饰检测有较强的鲁棒性,达到了较高的识别率.     

一种基于双重网络模型的单幅图像超分辨率方法

本文对深度学习领域中的高效亚像素卷积神经网络（efficient sub-pixel convolutional neural network,ESPCN）算法进行了改进,通过加入残差网络知识,调整原有的ESPCN构造结构,提出了一种双重网络模型下单幅图像超分辨率重建方法。通过实验证明：该算法能够有效地提高单幅图像超分辨率重建的精度,丰富重建后的细节信息。     

应用掩码区域卷积神经网络的文本检测模型

要：提出一种基于掩码区域卷积神经网络的文本检测模型。首先从扩大模型感受野并尽可能保持模型效率的角度出发，针对残差神经网络中的瓶颈结构进行优化，构建基于结构优化的残差神经网络（residual network based on structural optimization, ResNetSO）；然后去除冗余特征以提高融合后特征质量，并将空间注意力机制应用于特征金字塔网络，构建了基于下层特征指导的特征金字塔网络（feature pyramid network based on lower feature guidance,FPNetLFG）。在两个公开数据集上的实验结果表明：包含ResNetSO和FPNetLFG两个模块的模型应用在级联区域卷积神经网络、递归特征金字塔和可切换空洞卷积的目标检测模型中，分别可以带来0.8%和0.3%左右的F1值提升，从而说明了该方法的有效性和普遍适用性。     

基于脑电信号深度学习的情感分类

情感脑电研究作为人工智能高级阶段的重要任务,近年来受到越来越多的关注。情感脑电分类广泛应用于人机交互、医学研究等领域。该文以轻量级的卷积神经网络为核心,设计了情感脑电分类模型,以DEAP（dataset for emotion analysis using physiologicalsignals）提供的情感脑电图数据为基础,将其中的观看视频划分为唤醒度和愉悦度2个维度。为了获得频域信息,提取了theta、alpha、beta和gamma波段的功率谱密度特征进行评估,并将功率谱密度矩阵表示为二维灰度图像。然后将该图像输入到卷积神经网络训练分类模型并完成2个维度的分类任务。实验结果表明,与传统机器学习相比,卷积神经网络具有更好的分类效果,唤醒度分类准确率达到了82.33%,愉悦度分类准确率达到了75.46%。     

基于深度学习的车检图像多目标检测与识别

为了实现快速和自动的车辆外观检测,提出一种基于深度学习的车检图像多目标检测与识别方法。首先,采用轻量级神经网络YOLOv3实现车检图像中车头、轮胎、车牌及三角形标志的检测与识别;其次,采用多任务级联卷积神经网络实现车牌4个关键点定位;再次,利用车牌4个关键点坐标,结合目标车牌图像高宽先验,通过透视变换对车牌进行校正;最后,设计卷积神经网络实现车牌底色分类,同时设计卷积循环神经网络,实现车牌字符识别。实验结果表明,在816×612的车检图像上,该方法中端到端的多目标检测与识别的平均精度达98.03%;为便于在车检场景下应用该模型,利用阿里巴巴推理引擎将模型部署到CPU端,使多目标检测与识别的平均速度达10帧/s,从而满足车检的应用需求。     

一种区域统计信息的格子波尔兹曼图像分割模型

格子波尔兹曼(lattice Boltzmann, LB)分割模型具有算法简单、运算快捷的优点,但对于低对比度和受到噪声污染的图像,经常产生欠分割或者过分割现象.为此,引入图像局部区域统计信息,构建了一种新的格子波尔兹曼图像分割模型.为验证该模型及算法的分割性能,在相似性系数和豪斯多夫距离等评价技术指标下,利用真实脑磁共振图像作为实验数据进行分割,并与现有LB分割模型以及水平集分割模型进行对比.实验结果表明,该模型在分割精度方面比现有LB模型提高10倍,在计算速度方面比传统水平集分割模型提高3倍.     

基于改进特征融合和区域生成网络的Mask R-CNN的管件分拣研究

针对管件分割任务中各类管件区分难度大，光线和阴影对分割精度存在干扰等问题，提出了一种改进的掩膜区域卷积神经网络（mask region-convolutional neural network,Mask R-CNN）的管件分拣算法。通过增加低层特征图以改进特征融合网络，提高小型管件的识别率；根据管件尺寸比例改进区域生长网络的生成框，以加快模型收敛速度；增加通道和空间注意力模块，提升管件识别精度及掩膜效果。将改进后的Mask R-CNN用于四类管件的分拣任务，实验结果表明，改进后Mask R-CNN的掩膜检测平均精度均值（mean average precision, mAP）和平均召回率（mean recall, mRecall）值分别提高了1.5%和1.7%，对管件位置、类型和尺寸的判别能力更强，能够满足实际生产中机器人分拣管件的精度要求。     

基于三维卷积和CLSTM神经网络的水产养殖溶解氧预测

提出了一种基于三维卷积和卷积长短期记忆（convolutional long short-term memory,CLSTM）神经网络的水产养殖溶解氧预测模型。首先,将输入向量及其转置相乘形成一个单通道矩阵,把一定时间段内的单通道矩阵堆叠成一个立方体作为输入数据;然后,将输入数据进行连续两次三维卷积来细化溶解氧相关因素的特征,并删除池化层以简化计算;最后,将三维卷积抽取的特征结果输入CLSTM模型以提取时间维度的信息,在全连接层根据梯度下降算法将数据反向更新。采集湖北省襄阳市某家特种水产养殖有限公司的实际数据进行实验。结果表明：相比于传统BP神经网络模型、Conv3D、Conv2D,所提出的模型具有更快的训练收敛速度、更高的预测精度和更好的预测稳定性,可以满足实际生产的需要。     

基于TSCD模型的轨道板裂缝检测方法

为解决轨道板裂缝检测问题,提出了一种基于分支级联卷积神经网络的轨道板裂缝检测模型——TSCD.首先该模型通过注意力机制和搜索分支结构突出轨道板裂缝的位置信息,同时抑制干扰信息;然后采用检测分支结构完成裂缝的像素级检测;最后对检测结果中出现的图像细节退化问题,利用参数映射关系实现特征图的上采样.实验结果表明:所提出的方法...