基于改进卷积神经网络的中药饮片图像识别

为解决AlexNet网络模型在中药饮片图像识别中存在的识别准确率和鲁棒性不够理想的问题,本研究以常见的50种中药饮片为研究对象,对AlexNet网络模型进行改进优化。首先通过拍摄以及搜索引擎获取中药饮片图像,并对图像进行数据扩充以及细节增强预处理。其次对AlexNet网络模型进行优化改进,通过缩减原网络的卷积核个数和卷积核大小、使用全局平均池化(GAP)替代全连接层以减少网络参数;去除局部响应归一化(LRN)层、引入批量归一化(BN)层和使用Lion优化算法替代SGD优化算法以提高网络训练速度;使用Mish激活函数替代ReLU激活函数和引入通道注意力机制SENet网络以提高模型的识别精度。实验结果表明,改进后的网络模型相比于AlexNet网络模型,平均识别率提高了6.1%,平均损失率下降了14.4%,网络参数由原来的60M缩减至1M,该结果表明在中药饮片数据集上,改进后的网络模型具有更高的识别率和更好的鲁棒性,可为中药饮片图像识别领域的进一步发展提供有力支持。     

BN对VGG神经网络的影响研究

文章针对在训练目前卷积神经网络中较为主流的深度神经网络VGG网络模型时调参艰难、收敛较慢的问题,引入批归一化(batch normalization,BN)进行改进。批归一化能提高网络训练的初始学习率上限,同时加快模型收敛速度。相关实验结果表明,在端对端训练或者微调神经网络过程中应用批归一化,能较好地达到优化目的,同时指出在VGG网络中所有激活层前进行批归一化能得到最好的效果。另外VGG网络的优化方法会影响到批归一化,使用改进的基于动量的随机梯度下降能使网络训练时的波动更小。     

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.     

基于集成卷积神经网络的交通标志识别

以交通标志识别为研究目的,提出一种基于集成卷积神经网络的交通标志识别算法,通过对多个不同结构的卷积神经网络进行集成以提高算法识别率。为了缩短网络训练和测试时间以及提高网络识别率,对单个卷积神经网络的结构进行了优化。使用ReLU(rectified linear unit)激活函数来代替传统的激活函数,使用批量归一化(batch normalization,BN) 方法对卷积层输出数据进行归一化处理,将卷积神经网络的分类器用支持向量机(support vector machine,SVM)代替。使用德国交通标志识别数据库(german traffic sign recognition benchmark,GTSRB)进行训练和测试,实验结果表明,提出的算法识别率为98.29%,单幅交通标志图像测试时间为1.32 ms,对交通标志具有良好的识别性能。     

采用深度卷积神经网络的路面破损智能识别

为有效识别沥青路面病害类别,为后续养护对策的制定提供依据,将深度卷积神经网络,视觉几何组(Visual Geometry Group NetWork, VGG)技术引入沥青路面病害识别任务中。根据VGG网络结构随着卷积核深度的加深可获得图片更深层次特征的特点,将VGG模型最后一层卷积核中的卷积深度加深,获得改进后的VGG模型,并与VGG模型进行比较。结果表明：改进后的VGG模型用时为278ms/step,相比于VGG模型用时为258ms/step略有增加,而对病害的识别精度又进一步优化,提升了1.36,对龟裂、松散这类复杂裂缝分别提高了1.12%、8.4%。可见,采用VGG模型可以有效识别路面病害,将其适当改进后,效果更佳,相比于其他方法,对诸如松散、龟裂等复杂路面病害可做到精确识别,达到及时、有效监测、养护路面,防止路面进一步退化的目的。     

基于卷积神经网络的合成孔径雷达图像目标识别

为了解决现有合成孔径雷达(SAR)图像目标识别算法识别率不高、泛化能力不足的问题,提出一种基于卷积神经网络的SAR图像目标识别模型CMNet网络。通过设计针对SAR图像特点的特征提取网络,在损失函数中引入中心损失与Softmax损失联合监督训练过程,兼顾类内聚合和类间分离,提高算法精度和泛化能力。网络模型中所有卷积层后引入批量归一化层加快模型收敛速度、防止过拟合。实验使用美国运动和静止目标获取与识别数据库进行测试,10类目标平均识别率达到99. 30%。结果表明,提出的CMNet网络模型具有较高的识别率和泛化能力,在公开数据集上取得较好结果。     

基于改进卷积神经网络与动态衰减学习率的环境声音识别算法

环境声音识别在音频检索、监控方面有着广泛的应用,是听觉识别任务中的一个热门研究领域。但由于其声音信号的复杂多变,使得该任务在识别率提升方面依然面临许多挑战。针对这一问题本文提出了基于改进卷积神经网络的环境识别模型（S-CNN）,该模型采用反复堆叠的递减型卷积核提取不同尺度的局部特征,并在每层卷积层后采用Batch Normalization（BN）层对特征进行归一化操作。同时,利用动态衰减的学习率训练模型,以提高模型收敛速度与收敛稳定性。实验结果表明,相比于传统的机器学习与卷积神经网络模型,本文所设计的改进卷积神经网络模型S-CNN具有更好的识别率。在ESC-10环境声音数据库上,识别精度达到91.3%。     

改进VGG模型在苹果外观分类中的应用

为了将采摘后的苹果进行外观分类,提出了一种基于卷积神经网络的方法,通过改进VGG卷积神经网络完成对外观正常苹果、病斑苹果和腐烂苹果的分类。在VGG-16网络的基础上,加入批归一化层、采用全局平均池化和联合损失函数的方法对其进行结构优化。在经过数据增广的数据集上,与其他分类方法进行对比,结果表明:改进后的VGG网络对外观正常苹果、病斑苹果和腐烂苹果的识别精度分别为99.61%、98.89%和99.26%,均高于未改进VGGNet、AlexNet和GoogLeNet算法,证明此网络能够很好地完成对苹果外观的分类识别,可为采摘后的苹果实现智能分类提供技术支持。     

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.     

基于卷积神经网络的直肠癌淋巴结转移的智能判断模型研究

近年来,直肠癌的患病率普遍提高,准确判断直肠癌周围淋巴结的转移情况,往往能显著提高患者的治愈机率。本文通过建立数学模型,运用卷积神经网络模型进行智能判断直肠癌淋巴结转移情况。以直肠肿瘤患者动脉期的CT图像和肿瘤掩模图为样本,建立基于U-Net的CT图像识别分割模型,通过下、上采样分割出直肠肿瘤所在的区域,对肿瘤区域已转移淋巴结的普遍特征进行深度挖掘,利用SIFT算法自动找出肿瘤区域特征点,以及传统的特征纹理、面积、周长和体素强度,分别送入传统卷积神经网络模型和改进后的卷积神经网络模型VGG16网络模型,进行训练、预测、对比。结果表明,传统卷积神经网络模型的准确率在75.32%,而改进后的VGG16网络模型准确率在90.04%,可见,VGG16网络模型对直肠癌淋巴结转移情况的预测效果更好。     

基于深度学习的树种图像自动识别

【目的】为了探究深度学习方法用于林业树种图像智能识别的可行性,提出一种基于深度学习方法的自动识别树种新方法。在TensorFlow框架下,对卷积神经网络(CNN)模型进行改进,对7类树种图像进行自动识别研究。【方法】首先,在图像库建立时,为增加特征选择多样性,选择树木的树皮和树叶图像,保留自然背景;另外,考虑到同一树种在不同树龄条件下树皮图像存在差异,因此加入不同树龄的树皮图像,并用胸径指标来表示树龄大小。其次,对每类树种图像随机挑选100张作为测试集,剩余数据集全部作为训练集。通过反复试验比较不同CNN结构设置、卷积层数量、全连接层层数、学习率等对结果的影响。采用Adam算法代替传统的随机梯度下降(SGD)算法,对模型进行优化,用指数衰减法对学习率进行调节,在交叉熵函数中加入L2正则项对权重进行惩罚,并采用Dropout策略和ReLU激励函数,以避免训练过程中过拟合现象。最后,确定适合试验要求的13层CNN结构,同时比较深度学习方法和传统人工特征识别方法的差异,与已有的树种图像识别方法做对比。【结果】提出的13层树种图像识别模型,对训练集和测试集取得了理想的识别效果,识别率分别为96.78%、91.89%,在未参与训练的验证集上取得了96%的平均准确率。相对于已有的人工特征识别方法,所提出的方法识别效率和准确度更高。【结论】基于改进的卷积神经网络树种识别模型识别效果明显高于传统方法,说明所提出的方法能够应用于树种识别,可为林业树种图像自动识别提供一条新思路。     

用于人体行为识别的Inflated VGGNet-16网络

针对目前人体行为识别算法中C3D网络结构较浅、特征提取能力差,以及无可用预训练模型、训练耗时长等问题,以更深的VGGNet-16网络为基础,通过添加批归一化层（batch normalization layer）以及使用Inflating方法将ImageNet预训练模型用于网络初始化,设计了一种新型的人体行为识别3D网络。通过在标准数据集UCF101与HMDB-51上的实验分析,将图片进行中心剪切后作为所设计网络的输入,从零训练时在UCF101数据集上比原始C3D网络的精度提高了9.2%,并且网络收敛速度更快,验证了所设计的Inflated VGGNet-16网络具有更强的特征提取与泛化能力。最后,将所设计网络加上10倍数据增强,在两个标准数据集上准确率分别达到了89.6%与61.7%,相比于较浅的C3D网络在UCF101数据集上提升了7.3%,超过了传统的改进密集轨迹法（iDT）以及经典的双流卷积神经网络（two-stream）,具有较高的行为识别准确率。     

基于改进的卷积神经网络多姿态人脸识别研究

针对目前的人脸识别算法在面对不同姿态下的人脸图像时识别率低的问题,提出了一种基于改进的卷积神经网络的算法。该算法通过对经典的卷积神经网络LeNet-5 的卷积核数目、卷积核尺寸、池化层方式和正则化手段等参数进行了优化改进,从而能对多姿态人脸图像特征进行有效提取。仿真实验结果表明,该算法在识别率与识别时间上均有显著提高。     

基于改进的更快的卷积神经网络特征区域的淡水鱼鱼鳃切口点定位

为了提高鱼产品加工过程中鱼鳃切口点定位的准确度,采用改进的更快的卷积神经网络特征区域(faster convolution-al neural network feature region,Faster RCNN)对淡水鱼的鱼鳃部位进行检测和定位.首先,为了增强主干网络VGG16的特征提取能力,加入批归一化(batch normalization,BN)层对其进行结构优化,提高了网络识别的准确率.其次,当物体处于预设的交叉阈值范围时,非最大值抑制(non-maximum suppression,NMS)算法存在目标漏检的问题.采用Soft-NMS算法替代NMS算法,增强了目标检测的性能.通过在淡水鱼数据集进行的实验结果表明,改进的Faster RCNN网络对鱼鳃切口定位准确率达到了96％,较未改进网络提高了6％,为后续生产线中鱼鳃的精准切割奠定了基础.     

基于卷积神经网络的灾难场景图像分类

为了对灾难场景图像进行快速分析和识别,提出了一种基于多分辨率卷积神经网络和残差注意力机制(attention module)相结合的图像分类模型.首先,对灾难场景数据集进行预处理,在相同类型的条件下将其随机划分为训练集和测试集.基于改进的卷积神经网络(convolutional neural network,CNN),提取训练集的图像特征.使用训练集图片的特征进行训练,并且在测试集图片上实现分类测试.选取DenseNet、Xception和MobileNetV2三种模型,以灾难场景数据集(Disaster_Data_Scenes)为数据集进行实验验证.结果表明:改进的Xception和MobileNetV2网络在灾难场景数据集上进行的图像分类实验测试,比原网络精度分别提升了4.56％和3.04％.其中改进的DenseNet网络比原网络模型精度分别提升9.13％、17.88％和10.27％.可见改进的卷积神经网络模型的分类精度得到有效提高.