基于卷积神经网络的粗粒度数据分布式算法

针对特定运行模式下粗粒度数据存在计算效率较低的问题, 提出一种基于卷积神经网络的数据分布式算法. 首先构建用于粗粒度数据处理的卷积神经网络模型, 给出模型基础连接层神经元网络的连接结构和权重比例, 并训练和池化粗粒度数据; 然后利用训练池化结果求解模型的最小损失函数, 提升模型针对粗粒度数据的分布式计算能力. 实验结果表明, 在单机和集群模式下, 卷积神经网络模型具有更好的计算效率和数据泛化能力.     

变负载轴承故障诊断卷积神经网络模型

针对轴承故障在实际环境中存在负载变化导致故障难以诊断的问题,提出一种基于一维卷积神经网络的变负载适应轴承故障诊断模型,卷积结构使用小卷积核卷积层堆叠的形式,训练时对输入层进行均匀分布失活率的随机失活,以提高网络的变负载适应能力,且采用全局平均池化降低模型计算量和减轻过拟合程度;在实验验证阶段,提出以两种近邻负载条件的轴承数据构成变负载数据集,充分验证轴承故障诊断的变负载适应性。实验结果表明:本文模型在各测试集均能达到96%以上的准确率且平均准确率达到98.36%,能够在变负载环境下实现准确、稳定的轴承故障诊断,具有良好的泛化能力。     

基于SSD卷积网络的视频目标检测研究

针对传统卷积神经网络对远距离视频目标识别效果差的原因,本文提出一种改进的基于SSD卷积网络的视频目标检测模型.首先,对数据集进行剪裁,旋转等预处理,提高网络检测泛化能力,其次,采用coco数据集Mobilenet_SSD预训练模型,由于其具有轻量级网络模型特点,减少计算开销,减少内存占用量.然后,再结合voc2012数据集进行二次训练微调处理,加快训练收敛速度,使用自定义数据集能有效检测特定场景目标,能够有效识别远距离场景下视频目标物体.实验结果表明,改进的网络检测模型适用于远距离目标检测,减少计算量,降低硬件内存资源消耗,提高网络模型性能和检测精确度,具有较好的鲁棒性.     

电力物联网背景下基于HHT-CNN的智能变电站故障诊断

在电力物联网的背景下,为提高传统智能变电站故障诊断能力,提出基于希尔伯特-黄和卷积神经网络相融合的智能变电站故障诊断方法.将智能变电站中的故障录波数据作为故障诊断数据,利用希尔伯特-黄变换提取综合电流的故障特征,通过训练好的卷积神经网络实行故障定位.以典型的110 kV智能变电站为例进行仿真测试,测试结果表明：增加数据增强模块能有效提高卷积神经网络模型的泛化能力;选择合适的卷积神经网络模型参数能有效提高故障诊断正确率和降低训练时间;相对于其他2种方法,该方法有较高的故障诊断正确率.     

一种混合阈值剪枝的稀疏化训练图像识别算法

卷积神经网络在图像识别的应用中,有大量的冗余参数,增大了计算量,降低了网络运行速度.针对这个问题,提出了一种混合多阈值的稀疏化训练剪枝算法,通过稀疏化训练和混合全局与局部阈值的剪枝算法,压缩了神经网络的模型.通过对缩放因子L1正则化,使重要性低的通道值接近0,进行稀疏化训练,再引入全局阈值和局部阈值剪枝掉接近于零的通道并防止模型向粗粒度方向压缩,并对其进行训练微调参数,得到了混合阈值剪枝的精简模型.最后为了验证本文方法有效性,在DOTA(a large-scale dataset for object detection in aerial images)数据集中进行测试,该算法在小幅度降低图像识别精度的前提下,成功地压缩模型90％大小,加快了53％的计算速度,取得了较好的效果.     

卷积神经网络与ELM的图像分类算法研究

卷积神经网络的全连接层作为一个经典的分类器,是根据传统的梯度下降法来实现训练的,泛化能力有限.针对这一问题,提出了一种将卷积神经网络和极限学习机相结合的混合模型应用于图像分类领域.卷积神经网络用于从输入图像中提取特征,特征映射最终会被编码成一维向量送入极限学习机中进行分类.给出了混合模型的详细设计,包括参数设计、结构分析以及迭代过程中反向传播算法的推导.实验结果表明,混合模型分类精度和快速性优于传统模型.在MNIST数据集上的分类精度达到了99.32％,GTSRB德国交通标志数据集上的分类精度达到99.35％.批尺寸相同时,混合模型的训练时间仅为卷积神经网络模型的9.9％～10.3％,同时测试速度是卷积神经网络模型的1.50～1.56倍,大幅缩短了时间.     

基于Gabor卷积神经网络的图像分类算法研究

为了研究Gabor滤波器在卷积神经网络中的性能和特征提取能力,提出了模拟视觉神经元特性的Gabor卷积神经网络计算模型。利用符合视觉神经元感知特性的Gabor滤波器作为建议神经网络的卷积核,将Gabor滤波器与CNN相结合,从而构建Gabor卷积神经网络。实验采用3个公共图像数据集进行图像分类任务,验证GaborConv网络的各项性能,并与经典的VGG16进行对比分析。实验结果表明,Gabor卷积神经网络的图像分类精度相对CNN有所提高,其收敛速度也明显加快,同时大量减少网络训练参数数量,释放计算机的内存。     

基于改进八度卷积算法的人脸表情识别

针对目前人脸表情识别存在准确率不高、模型复杂和计算量大的问题，文章提出了一种基于八度卷积改进的人脸表情识别模型(OCNN):使用改进的八度卷积进行特征提取，提高对细节特征的提取效果，降低特征图的冗余，在不增加参数的同时减少运算量，以提高特征提取性能；利用DyReLU激活函数来增强模型的学习和表达能力；使用自适应平均池化下采样层代替全连接层，以减少参数；将模型在大规模数据集上进行预训练，并在FER2013、FERPlus、RAF-DB数据集上进行模型性能验证实验。实验结果表明：训练后的模型权重为10.4 MB,在人脸表情识别数据集FER2013、FERPlus和RAF-DB上的准确率分别达到73.53%、89.58%和88.50%;与目前诸模型相比，OCNN模型的准确性高且计算资源消耗低，充分证明了该模型的有效性。     

基于改进卷积神经网络的苹果叶部病害识别

针对苹果病害叶片图像病斑区域较小导致的传统卷积神经网络不能准确快速识别的问题,提出基于改进卷积神经网络的苹果叶部病害识别的网络模型.首先,将VGG16网络模型从ImageNet数据集上学习到的先验知识迁移到苹果病害叶片数据集上;然后,在瓶颈层后采用选择性核(selective kernel,简称SK)卷积模块;最后,使用全局平均池化代替全连接层.实验结果表明:与其他传统网络模型相比,该模型能更准确快速捕获苹果病害叶片上微小的病斑.     

基于一种改进的一维卷积神经网络电机故障诊断方法

故障诊断对于保障电机正常运行有着重要意义,卷积神经网络（CNN）对单一电机故障有着良好的诊断效果.然而传统CNN在处理不同尺寸的数据上存在局限性.针对这一问题,提出了一种基于空间金字塔池化和一维卷积神经网络相结合的故障诊断方法与参数优化策略.该方法不仅使网络可以处理不同尺寸的数据,还降低了网络结构的复杂性和所需运算量.所提出的参数优化策略从理论上解决了诊断过程中可能会发生的金字塔池化的尺度失配问题.仿真结果表明,与传统网络相比,所提出的方法提高了网络结构的鲁棒性与泛化能力,可以更加快速准确地实现电机的故障诊断.      

改进多尺度卷积神经网络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的信息丢失严重、组件间相对空间联系不密切的问题,提出了一种改进的多尺度卷积神经网络模型,通过构建深层多尺度卷积神经网络,使模型能够挖掘出更多潜在的特征信息;通过特征融合促进信息的流通和重利用,减少池化操作所引起的重要信息丢失,使得模型具有更好的学习能力;通过控制每层多尺度卷积神经网...     

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%.     

基于多路融合卷积神经网络的网购商品情感分类

通过提出一种多路融合卷积神经网络(multi-mixed convolutional neural network,MMCNN)对网购商品评论数据进行文本情感分类。采用skip-gram模型进行词向量的训练,并用训练好的向量表示评论数据。针对评论数据长短不一的情况,提出了循环词向量填充和随机词向量填充算法,有助于提升模型分类的准确率。针对传统卷积神经网络特征提取方式单一的问题,将多路卷积特征和池化特征在全连接层进行了特征融合,以此提升网络的文本分类效果。选择京东网站上45 000条婴儿奶粉的评论数据进行试验,并与支持向量机、最大熵模型、朴素贝叶斯等传统机器学习方法以及经典卷积神经网络方法进行对比。试验结果表明,提出的多路融合卷积神经网络具有较高的分类正确率。     

基于卷积网络的视频目标检测

针对传统卷积神经网络层级较为浅,对物体识别精确度较低的原因,利用改进的深层卷积网络VGG16模型检测视频运动目标.首先,预处理过程中对数据集进行剪裁和旋转操作,补充数据集数量,以解决前期图像资源不足等问题;其次,在PASCAL VOC数据集上先预训练模型,接着加载自定义视频数据集对预训练模型进行第二次训练.实验结果表明,该网络模型能很好用于视频目标识别,提高了检测精确度,有效减少网络参数计算量,降低硬件内存资源消耗,具有较强的鲁棒性.     

基于卷积神经网络的汉字结构多分类任务研究

图片形式的汉字结构分类问题由人工完成,存在主观分类误差、分类效率低、分类时间长,传统的数字图形图像学知识用于汉字结构分类时,无法做到使用一个模型区分多种复杂汉字结构.针对这些问题,搭建基于卷积神经网络ResNet进行迁移学习的汉字结构分类算法和搭建两层卷积层的卷积神经网络的汉字结构分类算法.在建立的数据集中训练集有19798张汉字图片,测试集使用143张结构风格与训练集相似的汉字图片完成9分类任务.最终通过比较得出一个准确率相对比较高的模型,方便以后更为广泛的工业级使用.     

一种基于卷积神经网络的结构损伤检测方法

针对结构健康监测系统产生的海量数据难以高效分析的问题,采用了一种基于二维卷积神经网络的损伤识别检测方法,该方法直接将结构在外界激励作用下的加速度时程数据作为输入信息,通过卷积神经网络自动提取加速度数据中的隐含特征,识别结构的损伤.以板的损伤识别为例,给出了卷积神经网络损伤识别模型的输入数据格式、网络结构和训练方法,分析了卷积神经网络分别在不含噪声,含噪声5%、10%以及混合噪声情况下的损伤识别能力.测试结果显示这种基于加速度输入的卷积神经网络具有较高的损伤识别精度和抗噪能力,从而为结构健康监测系统数据分析和损伤识别提供了一种新的途径.     

基于卷积神经网络的在线评论情感分析模型

针对标准卷积神经网络在文本情感分析过程中忽略了句子的整体结构信息的缺陷,本次研究在卷积神经网络的输入端加入注意力机制,提出了基于双通道输入的分段池化卷积神经网络模型(AF_CNN模型),该模型既能够有效提取文本局部最优特征,又能够捕捉到上下文词语之间的相关性。针对体育新闻评论情感分析的实验结果表明,与标准的卷积神经网络模型相比,本次研究提出的AF_CNN模型在分类准确率、召回率和F_1值等评价指标上,分别提升了3.40%,0.47%,1.96%。     

基于改进的卷积神经网络邮件分类算法研究

针对传统文本分类方法中出现的维度过高和数据稀疏问题,通过对卷积神经网络(Convolutional Neural Network,CNN)和 inception V1 模型的深入研究,将两个模型融合起来,提出了一种基于 i-CNN 模型的 邮件分类方法;在卷积、池化操作中加入了 1×1 卷积核降低特征向量的厚度,减少了参数,提高了计算性能; 通过数据验证,i-CNN 模型对邮件的分类结果高达 92. 18%,在对比实验中,i-CNN 模型相对于几种机器学 习分类模型,取得了最高的分类精准率,在有无 inception 结构模型对比中,i-CNN 模型精准率高于 CNN 模 型;说明该模型具有较好的分类效果,且 inception V1 模型的融入能提高文本分类的准确率。     

基于卷积神经网络的重力异常反演

重力异常反演是地球勘探中常用的方法,它是通过地表观测重力异常推断地下介质的密度分布。针对传统反演方法存在的多解性、初始模型依赖和计算时间较长等问题,本文提出一种基于卷积神经网络(CNN)的重力异常反演方法,该方法首先通过大量正演计算获得训练数据集;然后采用该数据集训练CNN网络,使其建立从地表观测重力异常到地下密度模型之间的映射关系;最后将重力异常数据输入到训练好的卷积神经网络,得到对应的地下密度模型。实验结果表明,该方法能快速、准确的反演出地下重力异常体的密度、位置和形状,具有较强的泛化能力,能有效解决重力异常反演问题。     

结合算子选择的卷积神经网络显存优化算法

针对卷积神经网络训练中自动算子选择算法在较大的显存压力下性能下降的问题,将卸载、重计算与卷积算子选择统一建模,提出一种智能算子选择算法。该算法权衡卸载和重计算引入的时间开销与更快的卷积算子节省的时间,寻找卸载、重计算和卷积算子选择的调度,解决了自动算子选择算法性能下降的问题.实验结果表明,该智能算子选择算法比重计算-自动算子选择算法缩短了13.53%训练时间,比已有的卸载/重计算-自动算子选择算法缩短了4.36%的训练时间.