融合深度特征的多示例学习陶俑图像分类

针对陶俑文物的图像理解问题,陶俑分类可为其提供有价值的信息,该文提出了一种融合深度特征的多示例学习(MIL)方法用于陶俑图像分类。首先,对陶俑图像进行分割,提取出分割区域的手工特征(包括尺度不变特征变换和形态特征)和卷积神经网络特征;接着,采用联合字典学习获取多示例学习的多概念点,并使用多核将深度学习特征与传统手工特征融合到多示例学习框架;最后,利用直推式支持向量机进行分类。在陶俑图像集和MIL数据集上的实验结果表明,该文方法是有效的,且相较其他深度和非深度MIL算法具有更高的分类准确度。     

基于多特征和SVM的兵马俑碎片分类

按照兵马俑各部位对碎片进行分类是兵马俑文物碎片拼接的重要步骤,能有效缩减自动拼接算法的搜索空间,提高拼接的准确率。由于人工的碎片分类方法工作量大,通过计算机辅助文物碎片自动分类,可以减少人工分类产生的繁重工作量。该文提出了一种基于多特征和支持向量机(SVM)的文物碎片分类方法。首先,利用尺度不变特征变换(SIFT)算法提取碎片纹理特征,在此基础上构建每幅碎片图像的词袋模型(Bo W)。其次,利用Hu不变矩提取碎片形状特征,最后,将纹理特征和形状特征结合并通过SVM进行训练,得到相应的文物碎片分类模型。实验结果表明,该方法显著提高了碎片分类的准确率。     

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.     

改进卷积神经网络在腺癌病理图像分类中的应用

针对传统卷积神经网络(CNN)稀疏的网络结构无法保留全连接网络密集计算的高效性和在实验过程中卷积特征利用率低造成的分类结果不准确或收敛速度较慢的问题,提出了一种基于CNN的多尺度方法结合反卷积网络的特征提取算法(MSDCNN)并对腺癌病理图像进行分类。首先,利用反卷积操作实现不同尺度特征的融合,然后利用Inception结构不同尺度卷积核提取多尺度特征,最后通过Softmax方法对图像进行分类。在腺癌病理细胞图像进行的分类实验结果表明,在最后的卷积特征尺度相同的情况下,MSDCNN算法比传统的CNN算法分类精度提高了约14%,比同样基于多尺度特征的融合网络模型方法分类精度提高了约1.2%。     

基于多尺寸特征图卷积方法的玉米雄穗检测

为了解决传统雄穗检测方法因玉米品种不同以及田间环境不同导致的检测误差较大、鲁棒性较差的问题,利用深度卷积神经网络提取特征,并对多尺寸特征图卷积的方法检测玉米雄穗。采用深度卷积神经网络inception作为基础网络来训练提取玉米雄穗特征,同时增加额外的卷积层对图像进行卷积提取特征,最后分别对基础网络中的两层卷积层以及额外的卷积层卷积得到的不同尺度特征图进行分类和位置回归。整体网络结构是多尺度端到端框架,效率高,方便检测不同尺度的雄穗。实验结果表明,此方法提高了雄穗检测的速度和准确率。     

面向残差网络多元特征的轻量级虹膜分类

针对传统虹膜分类需手工设计滤波器提取虹膜特征, 提取特征单一, 且通常需大量手工调参, 泛化能力较差的问题, 提出一种面向残差网络下多元特征的虹膜分类算法. 一方面将虹膜图像与Gabor特征相结合, 另一方面在网络结构中使用多个尺度的卷积核, 使学习到的虹膜特征更丰富, 从而提高图像特征的表征能力. 实验结果表明, 在固定类别中, 使用Softmax分类器进行多分类, 该算法在JLU虹膜数据库中的分类准确率可稳定在98.90%以上, 不低于DeepIrisNet和Resnet等网络结构, 且该算法的网络结构参数更少, 学习速度更快.     

面向残差网络多元特征的轻量级虹膜分类

针对传统虹膜分类需手工设计滤波器提取虹膜特征,提取特征单一,且通常需大量手工调参,泛化能力较差的问题,提出一种面向残差网络下多元特征的虹膜分类算法.一方面将虹膜图像与Gabor特征相结合,另一方面在网络结构中使用多个尺度的卷积核,使学习到的虹膜特征更丰富,从而提高图像特征的表征能力.实验结果表明,在固定类别中,使用Softmax分类器进行多分类,该算法在JLU虹膜数据库中的分类准确率可稳定在98.90%以上,不低于DeepIrisNet和Resnet等网络结构,且该算法的网络结构参数更少,学习速度更快.     

基于显著性主动学习的SAR图像分类

SAR图像分类是实现SAR图像理解和解译的关键步骤,本文将显著性检测、主动学习和支持向量机分类技术相结合,提出基于显著性主动学习的SAR图像分类算法.该算法首先将基于卷积和下采样得到不同尺度的SAR图像;然后对各尺度SAR图像进行显著性检测,分为显著性区域与非显著性区域,最后对区域内像素提取特征,并由基于支持向量机的主动学习方法进行分类.实验结果表明:本文提出的方法极大提高了支持向量机分类的精度和效率.     

基于点云特征提取的薄壁文物碎片配对研究

针对考古发掘现场堆积在一起的陶瓷碎片难以修复拼接，以及薄壁碎片断裂面特征难以提取的问题，提出了一种综合碎片点云多种特征提取与粗糙集模型进行约简分类的方法。该方法先采用最小半径移动球和三维中心滤波圆弧拟合的方法，分别获取碎片边缘和内部几何特征，再结合颜色纹理及材质等特征要素，通过决策表约简分类为文物碎片重建匹配提供条件。与现有依赖对象单一特征的配对方法不同，本方法在碎片存在磨损甚至缺失等情形下，能将混杂在一起的隶属于多器物薄壁文物碎片进行有效分类配对。     

基于深度CNN的改进弱监督学习方法设计与验证

针对包含目标、尺度和平移变化较强的空间信息难以获取大量训练样本的问题,提出一种基于深度卷积神经网络(deep convolutional neural network,DCCN)的弱监督学习方法,从3个层面对当前卷积神经网络进行扩展。为了提取分辨率更高的局部特征,同时考虑到全卷积网络(full convolution network,FCN)在全监督式学习下的高效性能,使用FCN作为后端模块;为了获取更多的通用特征,增加一个多映射弱监督学习的传输层,对与补充性类模态相关的多个局部特征进行显式学习;为了优化训练过程,改进了池化层,使用全局图像标签进行训练,将空间得分聚合为全局预测。使用图像分类、弱监督逐点目标定位和图像分割3种常用的机器视觉任务进行评估。多个公开数据库的实验结果表明,所提方法能够有效地学习强局部特征,具有良好的分类和定位效果。     

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。     

基于上下文情景结构的图像语义分割

语义分割的目标是对图像进行像素级分类并分割为表示不同语义的区域,以便实现对更复杂场景的分析及理解。考虑到更大的卷积核对目标的定位及分割都有促进作用,故提出的网络里使用了一种基于上下文情景结构层(contextual structure)的卷积神经网络,既增大了感受野的范围,同时解决了增大传统卷积核带来大量参数的问题。自然图像中的目标往往具有不同的尺度和纵横比,提取丰富的细节信息和上下文信息对于像素级的预测至关重要。提出的网络同时实现了多尺度特征的提取,从规模较小区域到规模较大区域,再到完整目标,可以有效提取局部信息和全局信息,达到分割多尺度目标的效果。实验中使用PASCAL VOC 2012数据集对提出的方法进行评测,在综合考虑算法复杂度以及运行时间效率的基础上,提出算法取得了更好的实验结果。     

超分辨率对抗网络的电路板瑕疵检测

电路板瑕疵检测是图像检测领域一个具有挑战性的问题.针对电路板瑕疵只占整个图像区域的很小比例而导致难以检测的问题,提出超分辨率生成式对抗网络的电路板瑕疵小目标检测方法,电路板图像通过对抗网络提高分辨率后用深层网络的多尺度进行目标检测.首先,将电路板数据集图片通过超分辨率生成式对抗网络提高分辨率,放大至4倍尺寸;在Darknet-53网络中通过卷积、采样和融合提取不同尺度的特征图;使用先验框对特征图进行多尺度预测,输出瑕疵的边界框和分类.实验表明,超分辨率生成式对抗网络电路板瑕疵小目标检测方法的平均精确率可提高至99.38％.     

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% 。     

基于多尺度深度卷积特征的图像检索

为了检索图像中不同位置和不同大小的感兴趣目标,提出一种基于多尺度深度卷积特征的图像检索方法.首先利用卷积神经网络构造一个深度学习框架,利用随机梯度下降和后向传播算法训练深度学习模型;其次利用训练得到的模型提取图像在不同尺度下的卷积特征,对不同尺度下的卷积特征进行PCA降维,研究降维后的检索性能;最后为了提高深度特征对图像的刻画能力,对不同尺度下降维后的卷积特征进行特征融合.大量的实验表明本文所提算法对图像检索是有效的.     

基于改进的卷积神经网络模型的中国绘画图像分类方法

提出了一种改进的卷积神经网络模型,在传统卷积神经网络中加入Inception模块,提取出图像的多尺度特征,同时引入残差连接,充分利用图像的底层特征信息.在模型中加入批标准化技术与重叠池化技术,减轻模型的过拟合.最后将提取出的特征信息输入到softmax分类器进行分类.为了验证改进模型在中国绘画图像分类上的可行性和有效性,将改进模型、传统卷积神经网络模型、LeNet模型、HOG+SVM算法用于对中国绘画图像进行分类.实验结果表明,改进模型可以有效提取中国绘画图像特征信息,减轻过拟合,进而提升模型的分类精度.     

基于卷积神经网络的肺野分割和肺炎筛查

由于X光胸片影像受到各类组织阴影及病灶的影响,目前肺野分割算法的结果往往存在空洞或者边缘不光滑等问题。针对此类问题,该文提出了一种基于多尺度卷积和特征金字塔的肺野分割网络,此网络利用多尺度卷积模块和多尺度特征融合模块提取和融合多尺度特征,在JSRT数据集上PA和Dice指标分别达到98.76%和97.94%,在Montgomery数据集上PA和Dice指标分别达到了98.96%和97.85%。该文将肺野分割网络进一步应用到肺炎筛查任务中,提出了一种基于肺野分割的数据增强方法,该方法通过分别“擦除”左右肺部的随机区域增加了样本的多样性,从而提高了肺炎分类任务的准确率。实验表明,这种数据增强方法可以将新冠肺炎检出率至少提高2.2%。     

基于DenseNet的人脸图像情绪识别研究

针对人脸情绪识别类内差异大,类间差异小的特点,结合学生人脸图像的线上课堂情绪识别的场景,提出多尺度空洞卷积模块提取不同空间尺度特征的稠密深度神经网络模型,实现自然场景下学生人脸图像识别.该模型主要由多尺度空洞卷积和DenseNet神经网络两个子网络组成,其中多尺度空洞卷积由不同空洞率的四分支网络提取不同尺度特征,空洞卷积减小特征图尺寸,减少DenseNet内存资源占用;最后在DenseNet网络中结合Adam优化器和中心损失函数.使用稠密网络的旁路连接,加强情绪特征传递和复用.研究结果表明：基于稠密深度神经网络的情绪识别网络模型能够有效提高情绪分类的准确率,模型对预处理后的FER2013+数据集识别准确率达到93.99%,可为线上教学反馈提供技术支持.     

多尺度特征融合网络的磁共振快速重建方法

为了提高磁共振的数据采集效率,提出了一种多尺度特征融合网络。该网络模型由二扩张卷积和三扩张卷积特征融合块组成,采用扩张卷积以较少的参数扩大网络的感受野。在特征融合块中将几个扩张卷积残差模块组合在一起,并通过跳跃连接直接传输每个局部残差分支模块上的特征。使用特征融合块融合局部残差特征来产生更丰富的特征表示,同时引入局部残差学习来提取更多的图片细节。通过多组不同加速倍率下的重建实验并与其他文献中提到的方法相比较,实验结果表明,该网络重建出的磁共振图像具有更高的峰值信噪比和结构相似性。     

基于分形残差网络的单幅图像超分辨率重建

近年来,各种基于卷积神经网络的单幅图像超分辨率方法取得了优异的性能提升.现有的超分辨率网络大多数都是使用单种尺度的卷积核来提取低分辨率图像的特征信息,这样很容易造成细节信息的遗漏,也无法很好地利用低分辨率图像的多尺度特征来提高图像的表达能力.为了解决超分辨率重建中存在的问题,提出了一种新的超分辨重建方法称为分型残差网络...