基于多特征融合及Transformer的人体跌倒动作检测算法

为解决跌倒动作的检测和空间定位问题,本文以YOLOv3目标检测算法为基础,提出了一种全新的用于人跌倒动作识别的检测架构.本算法将视频拆分成一系列的图片序列,并在图片序列中指定关键帧.通过3D卷积神经网络提取视频序列中的时间维度特征,2D卷积神经网络提取关键帧中的空间维度特征,经通道融合机制在不同尺度的预测特征层进行通道...     

利用深度神经网络的无监督视频表示

在计算机视觉领域中,大多数的视频表示方法都是有监督的,需要大量带有标签的训练视频集,但标注大量视频数据会花费极大的人力和物力.为了解决这个问题,提出了一种基于深度神经网络的无监督视频表示方法.该方法利用改进的稠密轨迹(iDT)算法提取的视频块交替地训练深度卷积神经网络和特征聚类,得到可提取视频特征的深度卷积神经网络模型;通过视频的中层语义特征,实现了无监督视频表示.该模型在HMDB 51行为识别数据库和CCV事件检测数据库上分别进行了动作识别和事件检测的实验,获得了62.6%的识别率和43.6%的检测率,证明了本文方法的有效性.     

基于轻量化网络和密集光流法的精子活力检测

基于便携式家用精子检测仪的研发需求,研究了轻量化卷积神经网络在精子活力检测方面的应用.利用Farneback光流算法提取出不同帧间距的精子视频的密集光流帧图像,并通过多通道图像叠加的方式将其与原始视频帧图像进行叠加.把叠加后的图像作为轻量化卷积神经网络ShuffleNet的输入图像,用于检测视频中精子的活力水平.实验结果表明：使用ShuffleNet能在基本不降低检测精度的前提下显著降低网络整体的计算量和模型所占用的内存,更适用于嵌入式和移动设备.此外,采用多通道叠加密集光流帧和原始帧图像作为输入图像,相较于单一的原始帧图像,有效提升了网络模型的性能.     

基于光流场的时间分段网络行为识别

针对在双流时间分段网络上进行行为识别在预处理阶段耗时长、精细度有待提高这一问题,在现有的时间分段网络的基础上,将深度学习求解光流场的算法引入到行为识别这一应用中.用原始RGB帧图像作为空间卷积网络的输入提取外观信息,深度学习算法从相邻帧提取的光流场特征图像作为时间卷积网络的输入提取运动信息,两者互为补充,最后将空间卷积网络和时间卷积网络的输出加权融合得到最终识别结果.实验结果表明:用深度学习求解光流场的算法可有效提高识别算法的运算速度,同时也取得了较好的识别效果.     

结合低秩分解与多流融合的行为识别方法

运动信息对行为识别任务至关重要。现有方法仅利用了局部运动信息,忽略了全局运动信息的重要作用。为解决该问题,提出了一种基于低秩分解与多流融合的行为识别方法。通过3条支路分别提取视频的特征,第1条支路利用低秩分解提取全局运动信息;第2条支路提取视频的光流特征以得到局部运动信息;第3条支路利用原始视频作为输入,以保留完整的空域信息。将3条支路的预测结果进行后融合,得到最终的行为识别结果。通过多流融合,充分利用视频的多尺度时域运动信息和丰富的空域信息,提高现有模型的行为识别能力。实验结果表明,提出的方法优于现有模型的多流融合行为识别方法。     

一种基于双流卷积神经网络跌倒识别方法

针对跌倒行为的视觉特征难以提取的问题,提出一种由两路卷积神经网络和模型融合部分组成的双流卷积神经网络(Two-Stream CNN)的跌倒识别方法.该方法的一路对视频帧的运动人加框标记后,送三维卷积神经网络(3D-CNN)处理来消除视频背景的干扰;另一路从相邻视频帧获取光流图后,送VGGNet-16卷积神经网络处理;最后将3D-CNN和VGGNet-16的Softmax输出识别概率加权融合作为Two-Stream CNN输出结果.实验结果表明:标记运动人并经3D-CNN处理有效地消除了视频背景的干扰;Two-Stream CNN跌倒识别率为96%,比3D-CNN提高了4%,比VGGNet-16网络提高了3%.     

一种基于双流网络的行为识别方法

针对视频行为识别任务,提出一种基于双流网络的行为识别方法.首先,该网络采用稀疏采样的策略,避免相邻帧的冗余信息对识别效果产生影响;其次,利用卷积神经网络预测光流图,提高光流图的获取效率,并降低计算量;最后,使用残差网络提取完成的视频信息,同时简化神经网络的训练过程.为验证双流行为识别网络的有效性,在两个经典数据集上进行对比实验,实验结果表明,该双流行为识别网络识别效果较好,可应用于智能视频监控、人机交互、公共安全等领域.     

基于光流约束自编码器的动作识别

为了改进特征学习在提取目标运动方向及运动幅度等方面的能力,提高动作识别精度,提出一种基于光流约束自编码器的动作特征学习算法.该算法是一种基于单层正则化自编码器的无监督特征学习算法,使用神经网络重构视频像素并将对应的运动光流作为正则化项.该神经网络在学习动作外观信息的同时能够编码物体的运动信息,生成联合编码动作特征.在多个标准动作数据集上的实验结果表明,光流约束自编码器能有效提取目标的运动部分,增加动作特征的判别能力,在相同的动作识别框架下该算法超越了经典的单层动作特征学习算法.     

基于显著性区域的红外行为识别

视频特征的提取是行为识别方法中一个关键步骤,当视频场景中存在无关行人或者背景干扰时,提取的特征往往会包含较多的干扰信息,这将严重影响分类器的分类效果,进而影响行为识别准确率。针对这类问题,提出了一种基于显著性区域的红外行为识别方法。该方法对视频序列提取光流运动历史图(optical flow motion history image, OF-MHI)特征,获取视频序列的运动信息,此步骤旨在消除图像背景及静止目标干扰。利用类别激活映射(class activation map, CAM)方法进一步消除运动目标干扰,获得兴趣目标显著性区域,进而获得显著性区域特征图。输入卷积神经网络(convolutional neural network, CNN)提取最终特征,并采用支持向量机(support vector machine, SVM)获得识别结果。与传统方法相比,实验结果表明,该方法有效地提升了识别准确率。     

基于密集光流的步态识别

作为一种生物特征,步态在视频监控、行为分析等领域具有很大的应用前景.提取步态特征的关键在于对步态在时间、空间两个维度上的变化模式进行描述.基于密集光流提出了一种步态特征提取算法,通过密集光流表征每帧图像人体区域各部位的运动强度和方向,综合一个步态周期内所有单帧特征作为步态周期的特征.利用主成分分析、线性判别分析对步态特征进行降维处理,用支持向量机进行分类,验证提取特征的分类性能.实验结果表明,所提算法采用光流特征,提供了丰富的动态信息,可以很好地描述步态在时间维度上的变化,在与现有步态特征描述算法的对比中,体现出了良好的识别性能.     

基于卷积神经网络和迁移学习的结构损伤识别

针对传统基于机器学习损伤识别方法手工提取特征适应性差、识别能力弱等问题,提出一种基于卷积神经网络和迁移学习的新颖、快速结构损伤识别方法.首先根据损伤特征向量特点,提出原始信号的分帧处理流程;其次考虑多传感器数据融合要求,建立多通道一维卷积神经网络结构损伤识别模型,给出模型的整体流程和网络参数;然后采集不同通道和不同噪声水平下,模拟不同位置程度损伤的15层框架数值模型加速度数据,进行损伤识别;最后将网络模型进行迁移学习,对7层框架模型试验进行损伤识别,并验证所提方法的可行性、准确性和计算复杂性.结果表明,该方法实现了特征自适应提取、损伤位置和损伤程度的精准识别,具有突出的计算效率.     

基于稠密连接和非局部运算的烟雾识别方法

烟雾图像检测已经成为早期火灾预警的主要技术手段之一,为了提升烟雾识别准确率和运算效率,提出基于稠密连接和非局部运算的深度卷积神经网络用于烟雾识别。首先,设计深度网络中卷积层间的稠密连接机制,构建稠密基本块,增强信息流通和特征重利用,同时也减少模型参数量。然后,为了进一步考虑烟雾图像的全局信息,将非局部运算与稠密基本块中的卷积运算相结合,构建稠密和非局部基本卷积块。最后,利用已经构建的若干个稠密和非局部基本卷积块搭建用于烟雾识别的深度卷积神经网络。在已经公开的烟雾图像数据库上进行性能评估,实验结果表明,提出的基于稠密连接和非局部运算的烟雾识别方法以不到1M的模型参数量取得了更令人满意的性能。     

双通道多感知卷积神经网络图像超分辨率重建

基于深度卷积神经网络的单幅图像超分辨率重建取得了显著研究成果.但随着深度卷积神经网络规模的不断扩大,如何降低网络构建难度和计算成本成为一个难点.为此,提出了一种双通道多感知卷积神经网络(DMCN)模型.该模型在两条具有不同卷积核的通道上建立了稠密连接,并构建了带有动态调节能力的层间融合结构.这种结构的设计使得小规模卷积神经网络便能获得图片特征信息的全面感知能力.实验结果表明,DMCN重建效果优于目前多数具有代表性的重建算法.     

基于多尺度3D卷积神经网络的行为识别方法

近年来卷积神经网络(convolutional neural network,CNN)在行为识别任务中取得了较大的进展.然而,现有的神经网络方法往往只注重高层语义信息的利用,对浅层特征信息挖掘利用不够.针对这一问题,提出一种基于3D卷积(convolution 3D,C3D)的多尺度3D卷积神经网络的行为识别方法.该方法受到特征金字塔结构的启发,在原C3D的基础上融合C3D的浅层特征信息,实现端到端的行为识别.同时该方法以现有的深度学习理论为基础,利用迁移学习的思想,将C3D和该方法中相同模块部分的参数迁移到本方法中,以降低模型的训练时间.通过在UCF101数据集上进行实验,实验结果表明,提出行为识别方法的分类精度达到84.56％,分类效果优于原C3D分类网络.     

语音识别中的DenseNet模型研究

为了解决语音识别中由网络加深导致的低层特征消失、参数量大及网络训练困难的问题,基于Inception V3网络的非对称卷积思想,提出了一种改进的密集连接卷积神经网络(densely connected convolutional neural networks, DenseNet)模型。根据语音识别的长时相关性,通过密集连接块建立起不同层之间的连接关系,从而保存低层特征、加强特征传播;为了得到尺度更丰富的声学特征,将卷积核的范围进行扩大;利用非对称卷积思想分解卷积核,以减少参数量。实验结果表明,相较经典深度残差卷积神经网络模型和原始DenseNet模型,提出的模型在THCHS30数据集上的语音识别性能更好,在保证识别率的情况下,还减少了网络参数量,提高了模型训练效率。     

基于多尺度跃层卷积神经网络的精细车型识别

为解决精细车型识别中特征不具有代表性,且识别准确率低的问题,提出了基于多尺度跃层卷积神经网络(CNN)的车型识别方法。通过多个不同尺度的跃层卷积神经网络,提取适用于精细车型识别的低层局部特征和高层全局特征,并分别训练Softmax分类器。利用自适应方式融合方法,将多个单一尺度跃层卷积神经网络的识别结果进行融合,调整不同网络对识别结果的贡献。实验中车型识别准确率达到97.59%。实验结果表明多尺度跃层卷积神经网络适用于精细的车型识别,并能提高识别的准确率。     

基于多特征融合卷积神经网络的人脸表情识别

针对卷积神经网络特征提取不够充分且识别率低等问题,提出了一种多特征融合卷积神经网络的人脸表情识别方法。首先,为了增加网络的宽度和深度,在网络中引入Inception结构来提取特征的多样性;然后,将提取到的高层次特征与低层次特征进行融合,利用池化层的特征,将融合后的特征送入全连接层,对其特征进行融合处理来增加网络的非线性表达,使网络学习到的特征更加丰富;最后,输出层经过Softmax分类器对表情进行分类,在公开数据集FER2013和CK+上进行实验,并且对实验结果进行分析。实验结果表明:改进后的网络结构在FER2013和CK+数据集的面部表情上,识别率分别提高了0.06%和2.25%。所提方法在人脸表情识别中对卷积神经网络设置和参数配置方面具有参考价值。