融合高斯混合模型和深度学习的目标跟踪

目标跟踪是计算机视觉的关键技术,但快速运动所导致的目标运动模糊会影响跟踪的精度.提出融合高斯混合模型和深度学习的目标跟踪算法,利用高斯混合模型对目标视频进行建模,在卷积神经网络中提取浅层和深层的图像特征,将两个特征的响应值融合后实现跟踪目标的定位.首先,根据高斯混合模型建立样本数据集,利用概率密度函数筛选数据,依据正态分布获得对应的高斯分量;其次,在深度学习框架下对高斯混合后获得的样本数据提取浅层和深层特征;最后,将提取的浅层与深层特征响应值进行融合,并更新目标模型,实现目标跟踪定位.该算法在VOT-2016公开的数据集进行实验,与6个视频跟踪算法对比分析.实验表明,所提的算法表现出较好的性能,特别是在快速运动的评价指标中,该算法的抖动模糊精度比ECO算法提高6. 25%.     

基于改进的卷积神经网络的钢号识别

为获取样本的多样性特征,提出了一种改进的卷积神经网络结构。该网络中引入多层递归神经网络,利用卷积神经网络提取输入图像的浅层特征,同时利用卷积神经网络和递归神经网络并行提取高层特征,最后将两种网络学习到的特征进行融合输入到分类器中分类。利用迁移学习理论解决小样本集数据训练不足的问题,并将这种卷积神经网络结构应用于石油物资管线钢号识别中。实验探究了递归神经网络个数与卷积核个数对网络性能的影响,实验结果表明,改进的网络结构与其它网络进行对比,错误率降低了 3% 。     

基于多层特征深度融合的卷积神经网络人脸识别方法

针对传统神经网络在人脸图像的训练过程中没有将高低卷积层信息进行融合,为充分利用图像各层特征信息,提出一种基于三层特征融合的全连接卷积神经网络模型,算法将原有网络最后三层特征结合,并将提取的特征信息与最后一层全连接层结合,从而增加了浅层特征的表达,加强了深层特征的提取效果,促使改进后的卷积神经网络提取的信息更加完备;同时将损失函数和中心函数加权联合,以提高人脸图像的识别率和区分性.在CASIA-webface人脸数据库进行的实验结果表明,改进后的网络模型识别率达到98. 7%,优于DCNN等算法,并将训练好的网络模型应用到YALE、PERET、LFW-A等人脸库上,相比其他方法识别率都有所提升.     

基于YOLOX-S的车窗状态识别算法

通过对YOLOX-S模型引入可变形卷积神经网络和焦点损失函数(Focal loss),解决原YOLOX-S模型车窗识别准确率较低的问题.首先,通过在YOLOX-S模型的主干特征提取网络中引入可变形卷积神经网络,对卷积核中的各采样点引入偏移量,以便在原始图像中提取到更具有表征的信息,从而提高车窗识别的精准度;其次,使用Focal loss替代原模型中的二元交叉熵损失函数,Focal loss能缓解正负样本不平衡对训练的影响,其在训练过程中更关注难样本,从而提高了模型对车窗目标的识别性能;最后,为验证改进算法的性能,实验收集并标注15 627张图片进行训练和验证.实验结果表明,改进后的车窗识别算法的平均目标精度提高了3.88%.     

基于彩色-深度图像和深度学习的场景语义分割网络

近年来,深度卷积神经网络应用于图像语义分割领域并取得了巨大成功。提出了一个基于RGB-D(彩色-深度)图像的场景语义分割网络;该网络通过融合多级RGB网络特征图和深度图网络特征图,有效提高了卷积神经网络语义分割的准确率。同时,利用带孔的卷积核设计了具有捷径恒等连接的空间金字塔结构来提取高层次特征的多尺度信息。在SUN RGB-D数据集上的测试结果显示,与其他state-of-the-art的语义分割网络结构相比,所提出的场景语义分割网络性能突出。     

基于C3D模型的视频分类技术

目前,解决视频分类问题比较典型的方法是使用深度学习方法.该文设计了一种新的神经网络结构用于解决视频分类问题同时使用了交叉熵损失函数和一些减少神经网络过拟合的方法.网络结构采用了3D卷积神经网络结构,这是由于3D卷积神经网络相比2D卷积网络可以同时处理图像时域信息和图像空间信息,保留输入信息的时间特征.我们将视频文件通过各种手段,转化为图像帧的形式,放入该文设计的3D卷积神经网络中学习和训练,最后通过分类器对图像的的种类进行划分,得到每个数据分类概率的结果.与之前的C3D网络相比我们增加了网络的深度,优化了网络结构,并通过实验验证了改进的有效性.     

融合Multi-scale CNN和Bi-LSTM的人脸表情识别研究

为了有效改善现有人脸表情识别模型中存在信息丢失严重、特征信息之间联系不密切的问题,提出一种融合多尺度卷积神经网络(Multi-scale CNN)和双向长短期记忆(Bi-LSTM)的模型.Bi-LSTM可以增强特征信息间的联系与信息的维持,在Multi-scale CNN中通过不同尺度的卷积核可以提取到更加丰富的特征信息,并通过加入批标准化(BN)层与特征融合处理,从而加快网络的收敛速度,有利于特征信息的重利用,再将两者提取到的特征信息进行融合,最后将改进的正则化方法应用到目标函数中,减小网络复杂度和过拟合.在JAFFE和FER-2013公开数据集上进行实验,准确率分别达到了95.455％和74.115％,由此证明所提算法的有效性和先进性.     

用于稳态视觉诱发电位目标识别的多尺度特征融合卷积神经网络方法

针对传统稳态视觉诱发电位(SSVEP)脑电信号目标识别方法分类精度低、提取特征不充分、方法复杂且耗时等问题,提出一种基于多尺度特征融合卷积神经网络的SSVEP信号分类识别方法(SSVEP-MF)。利用小波变换将多通道SSVEP信号整合转化为二维图像作为输入样本集;建立多尺度特征融合卷积神经网络模型(MFCNN),该模型利用三层二维卷积核实现图像样本不同尺度特征的充分提取,构建多尺度特征融合单元对不同层级特征进行融合,并通过全连接等操作完成模型的训练;将样本集输入到MFCNN模型中实现脑电信号特征自适应提取及端到端分类。所提SSVEP-MF方法能够充分提取信号各层级特征,实现短时间视觉刺激下SSVEP信号的有效识别,并具有较高的目标识别效率。实验结果表明,在1 s刺激时长时,相比传统功率谱密度分析方法、典型相关分析方法以及普通卷积结构方法,所提方法的识别准确率分别提升了18.57%、20.08%及7.03%,有效提高了基于稳态视觉诱发电位范式下脑机接口的信号识别性能。     

基于改进卷积神经网络的在线视觉目标跟踪方法

针对基于神经网络的在线目标跟踪方法容易丢失历史信息的问题,提出了一种基于改进卷积神经网络的在线视觉目标跟踪方法.首先利用卷积神经网络来表示物体的外观,基于树结构用多个卷积神经网络协作来估计目标物体的状态,并且为在线模型的更新设定理想路径.其次,通过维护树结构中不同分支的多个卷积神经网络来有效处理物体外观的多模态,并通过树路径的平滑更新来维持模型的可靠性,同时在卷积层共享所有的参数,从而以最小的额外代价充分发挥多模型的优势.最后在多模型状态附近进行抽样,依据加权平均确定最佳样本估计值.仿真实验表明,与现有算法相比,该算法具有更好的在线跟踪性能.     

基于深度网络分级特征图的图像超分辨率重建

从低分辨率图像中提取特征图恢复高分辨率图像中的高频信息是超分辨率重建的一个关键问题,针对该问题提出一个新的基于卷积神经网络的超分辨率重建算法.网络结构由卷积层与子像素卷积组成,特征提取网络中卷积层提取低分辨率图像的特征,重建网络中子像素卷积神经网络作为上采样算子.针对不能充分利用多级特征图的问题,采用跳跃连接和特征图联结在特征提取网络末端跨通道融合特征图,同时降低特征图的维度.并在此基础上再次提取特征图应用于重建.实验结果表明,算法在PSNR、SSIM和人类视觉效果上与其他基于深度学习的算法相比有着显著的提高.     

一种新的结合卷积神经网络的隧道内停车检测方法

为了更准确地检测高速公路隧道内停车行为,将传统的图像处理技术与深度学习相结合.首先,通过基于混合高斯模型(Gaussian mixture model,GMM)的背景差分法提取出运动目标.接着通过meanshift算法跟踪这些运动目标,计算运动目标的速度以及在相邻视频帧中运动目标的相关性,通过与速度阈值和相似度阈值的比较得到静止目标.最后,结合卷积神经网络(convolutional neural network,CNN)分类模型识别静止目标是否为车辆.文中方法在高速公路隧道视频上进行测试,达到至少84％的准确率.另外,与没有结合卷积神经网络的传统图像处理方法相比,文中方法至少提高了63％的准确率.     

基于RGB-D图像和深度学习的场景语义分割网络

近年来,深度卷积神经网络应用于图像语义分割领域并取得了巨大成功。本文提出了一个基于RGB-D(彩色-深度) 图像的场景语义分割网络。该网络通过融合多级RGB网络特征图和深度图网络特征图,有效提高了卷积神经网络语义分割的准确率。同时,本文利用带孔的卷积核设计了具有捷径恒等连接的空间金字塔结构来提取高层次特征的多尺度信息。在SUN RGB-D数据集上的测试结果显示,与其它state-of-the-art的语义分割网络结构相比,本文所提出的场景语义分割网络性能突出。     

基于深度特征与抗遮挡策略的运动目标跟踪

为了进一步提高复杂场景下的目标跟踪精度与鲁棒性,本文提出了基于深度特征与抗遮挡策略的运动目标跟踪算法,首先利用深层卷积神经网络提取出目标的深度卷积特征以代替传统的手工特征,然后将深度卷积特征融入传统的核相关滤波跟踪框架,充分利用深度特征描述能力强和相关滤波算法跟踪效率高的优势,同时采用高置信度抗遮挡更新策略来更新滤波器,利用融合特征训练尺度相关滤波器,以便更加精准预测目标的位置,提高算法抗遮挡能力.论文对数据集OTB-100视频序列中有遮挡问题的序列进行了测试,并与Deep STRCF、DSST、SRDCF、COT和ECO等算法进行比较,实验结果表明,本文所提算法在目标尺度变化、背景干扰和遮挡等复杂背景下具有更高的跟踪精度与成功率,跟踪效果最佳.     

基于CNN的矿井富水区电磁反演研究

针对传统卷积神经网络(CNN)在电磁反演中提取数据特征时冗余信息多,导致网络反演精度降低的问题,提出一种变步长卷积神经网络电磁反演方法,将输入数据拓展为一维行向量,在各层网络中交替使用不同步长的卷积核进行卷积运算提取数据特征,利用变步长卷积方式替代传统网络的池化层,完成对冗余信息的过滤和特征信息的选择,并通过小卷积核级联的方式增大网络感受野提高网络的非线性表达能力。通过二维时域有限差分法(2D-FDTD)对不同电磁参数的富水区模型进行正演计算,并根据计算得出的电场时域响应特征建立样本数据集;将变步长卷积神经网络应用于电磁反演研究,建立适用于富水区问题的变步长卷积神经网络电磁反演模型,并验证变步长卷积神经网络电磁反演方法的精度。结果表明：该方法对坐标位置的反演平均相对误差为2.85%,对相对介电常数的反演平均相对误差为6.07%,反演结果与实际模型吻合度较高。所提方法对提高矿井富水区电磁反演的精度和效率具有一定的理论参考价值。     

基于空洞-稠密网络的交通拥堵预测模型

在利用卷积神经网络模型对短时交通拥堵情况等预测场景进行预测时,由于模型的卷积池化操作过程会丢失部分数据,使得目标位置的信息出现丢失及特征的分辨率持续下降,导致模型的预测能力降低.针对此,本文提出一种空洞-稠密神经网络模型.首先,利用空洞卷积用较少的网络参数获取更大感受野的特点,充分提取出复杂多变的数据时空特征.其次,通过下采样及稠密网络的等值映射,解决参数在神经网络层数增加过程出现退化的问题.最后,取实际的城市道路平均车速数据块对网络结构的有效性进行验证.结果表明:同卷积神经网络模型相比,该网络结构预测平均绝对误差降低3%～23%.     

多特征融合的视频目标深度跟踪

针对现有基于卷积神经网络跟踪中需要大量离线训练以及在线更新耗时的问题,提出了一种多特征融合的视频目标卷积跟踪算法。算法首先设计了一种浅层前向自学习卷积网络提取目标候选区域的局部卷积特征;然后计算融合了空间信息的颜色直方图特征;在此基础上,采用归一化加权方法在全连接层融合卷积特征和全局颜色特征形成目标的表观描述;最后基于粒子滤波算法,通过计算目标模板与候选目标之间的相似度,估计目标位置。采用OTB-2013公开测试集验证所提跟踪算法的性能,与8种主流目标跟踪算法进行了分析对比。实验结果表明,本文算法的目标跟踪精度和跟踪成功率在多种场景下取得了不错的性能,在保证跟踪精确率的前提下,跟踪鲁棒性优于其他算法。可见提出的多特征融合的卷积跟踪算法通过提取所跟踪视频的自身特征生成卷积器而无需进行大量离线训练,且与手动特征进行融合增强了目标的表达能力,这种策略具有一定的借鉴性。     

基于相关滤波和卷积神经网络的目标跟踪算法

在目标跟踪系统中,获得目标的良好表征是确定目标跟踪性能的关键,因此提出一种基于相关滤波和卷积神经网络的目标跟踪算法;该算法首先在各视频场景内预先选定可清晰区分目标外观的参考区域块用以构造训练样本,并构建了两路不完全对称但权值共享的卷积神经网络;该卷积神经网络使得参考区域外目标的输出特征尽可能与参考区域内目标的输出特征相似,以便于获得参考区域内目标的良好表征,并在其中一路加入了相关滤波模块,实现了卷积网络与相关滤波的结合;实验结果验证了该算法的可行性。     

基于深度学习的X射线焊缝缺陷识别

为了提高缺陷识别效率,提出利用基于深度学习网络进行焊缝缺陷识别。在分析X射线焊缝缺陷图像特征的基础上,构建一种基于模拟视觉感知原理的深度学习网络结构,并对卷积神经网络的卷积模板大小及层数进行了分析,对卷积神经网络隐藏层中2种不同的激活函数进行了实验验证,针对性地提出优化方法。该深度学习神经网络可以避免对焊缝缺陷图像特征的提取,直接判断疑似缺陷图像是否为缺陷。对580张图像进行了实验,结果表明,本文所提方法对SDR图像的识别准确率超过98%,优于传统方法。且所设计系统具有自动学习X射线焊缝缺陷图像中复杂的深度特征的特点,实用性较强。     

基于一维卷积循环神经网络的雷达辐射源信号识别

针对人工提取雷达辐射源信号特征不完备、时效性低等问题,提出一种基于一维卷积神经网络和双向门控循环单元的识别方法.首先,提取信号的模糊函数主脊并进行去噪处理;其次,利用一维卷积神经网络学习模糊函数主脊的内在抽象特征;然后引入双向门控循环单元对一维卷积神经网络提取到的特征进行再处理;最后,将特征映射到特征空间并通过Softmax分类器进行分类识别.实验结果表明,该方法在信噪比为0 dB时能保持99.67%的识别率,即使在-6 dB环境中识别率仍能达到90%左右,证实了该方法的有效性和在低信噪比下的稳定性.     

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.