基于特征稀疏化的粉尘图像深度预测

【目的】针对粉尘环境中单幅图像深度预测精度低的问题，提出了一种基于输入特征稀疏化的粉尘图像深度预测网络。【方法】使用粉尘图像的直接传输率与深度的关系设计预估计深度网络，利用图像颜色衰减先验原理进一步获取粉尘图像的稀疏深度特征。将该稀疏深度特征与粉尘图像一起作为深度预测网络的输入。深度预测网络以“编码器-解码器”为模型框架，编码器中使用残差网络(ResNet)对粉尘图像进行编码，设计融合通道注意力机制的稀疏卷积网络对稀疏深度特征进行编码。解码器中采用反卷积以及多尺度上采样的方法，以更好的重建稠密的深度信息。使用最小绝对值损失和结构相似性损失作为边缘保持损失函数。【结论】在NYU-Depth-v2数据集上的实验结果表明该方法能够从粉尘图像中有效预测深度信息，平均相对误差降低到0.054,均方根误差降低到0.610,在δ<1.25时准确率达到0.967.     

基于残差密集块与注意力机制的图像去雾网络

基于卷积神经网络的单幅图像去雾算法虽然取得了一定进展,但仍然存在去雾不完全和伪影等问题.基于这一现状,提出了一种以编码器-解码器结构为基本框架,融合注意力机制与残差密集块的单幅图像去雾网络.首先,利用网络中的编码器、特征恢复模块和解码器三个部分直接对去雾后的图像进行预测;然后,在网络中引入本文所设计的带有注意力机制的残差密集块,提升网络的特征提取能力;最后,基于注意力机制提出自适应跳跃连接模块,增强网络对去雾图像细节的恢复能力.实验结果表明,与现有去雾方法相比,提出的去雾网络在合成有雾图像数据集和真实有雾图像上均取得了较为理想的去雾效果.     

基于密集残差网络的图像隐藏方案

针对基于编-解码器网络的图像隐写方案生成的含密图像和消息图像质量不高的问题,提出了一种新的基于密集残差连接的编码器-解码器隐写方案,与现有的端到端图像隐写网络不同,本文采用密集残差连接,将浅层网络的特征输送到深层网络结构的每一层,有效的保留了特征图的细节信息,并使用通道和空间注意力模块对特征进行筛选,提高了编-解码器对图像复杂纹理区域的关注度。在LFW、PASCAL-VOC12和ImageNet数据集的实验结果表明,在保证算法安全性的前提下,所提方法能够有效提高图像质量,含密图像和载体图像的峰值信噪比(PSNR)和结构相似性(SSIM)的平均值最高达到了36.2dB和0.98。     

面向番茄病害识别的改进型SqueezeNet轻量级模型

针对番茄病害识别中深度神经网络参数过多、识别精度较低的问题,从网络轻量化和提取特征精准化的角度出发,对SqueezeNet结构进行改进.为精简fire模块,对其中Expand层的卷积核大小、网络层数以及通道数进行调整.同时,将模型与ECA模块结合,利用局部跨通道交互的方式获得各通道的注意力值,强化网络对关键特征的学习能...     

基于多尺度特征提取的单目图像深度估计

在目前基于深度学习的单目图像深度估计方法中,由于网络提取特征不够充分、边缘信息丢失从而导致深度图整体精度不足。因此提出了一种基于多尺度特征提取的单目图像深度估计方法。该方法首先使用Res2Net101作为编码器,通过在单个残差块中进行通道分组,使用阶梯型卷积方式来提取更细粒度的多尺度特征,加强特征提取能力;其次使用高通滤波器提取图像中的物体边缘来保留边缘信息;最后引入结构相似性损失函数,使得网络在训练过程中更加关注图像局部区域,提高网络的特征提取能力。在NYU Depth V2室内场景深度数据集上对本文方法进行验证,实验结果表明所提方法是有效的,提升了深度图的整体精度,其均方根误差(RMSE)达到0.508,并且在阈值为1.25时的准确率达到0.875。     

基于多尺度特征融合的快速单目图像深度估计

文章针对目前采用深度学习估计单目图像深度中存在推理时间长、物体边缘细节不清晰的问题,设计一种基于多尺度特征融合的快速单目图像深度估计网络.将GhostNet运用到单目图像深度估计网络的编码网络中,提高网络的编码速度;采用反卷积和双线性插值设计解码网络,并通过跨层连接将编码网络的特征与解码网络的特征融合增强深度图中物体的...     

引入全局上下文模块和高效注意力机制的车辆跟踪算法

孪生全卷积神经网络目标跟踪算法(SiamFC)近些年成为车辆跟踪领域的研究热点.但该算法缺乏对目标车辆的深层特征提取和整体感知,在背景复杂、低分辨率、光照变化的情况下容易跟丢.提出使用深度残差网络ResNet50作为主干网络,根据跟踪模型特性,从剪裁特征图、调整网络总步长和嵌入高效通道注意力模块三方面对其进行优化,高效...     

基于结构重参数化的抗遮挡光场深度估计网络

针对光场深度估计网络结构中运算时间较长的问题,设计了一种能够被重参数化的多分支串联残差块结构（Res-DBLB）,加快了网络运算速度,同时引入复合卷积块（RepConv）和卷积注意力模块（CBAM）,优化网络性能.对于复杂的遮挡场景,利用深度图生成遮挡掩码,计算遮挡感知成本的构造函数,消除遮挡的负面影响.实验结果表明：与传统方法相比,该算法的均方误差和坏像素率更低,推理速度更快,同时在复杂遮挡场景中表现出较高的稳健性.     

基于卷积神经网络的抽油机井故障诊断研究

针对抽油机井示功图故障诊断问题,提出基于轻型卷积神经网络,并引入注意力机制,以提高在参数量、计算量减少的情况下的网络诊断性能。网络基础结构采用MobileNet-V2,并将ECA(Efficient Channel Attention Module)模块嵌入MobileNet-V2的倒残差模块中。倒残差模块中,ECA对特征图从通道维度,将生成的通道注意力重标定权重与输入特征图进行相应通道相乘,最后获取经过注意力加权处理的特征图。基于提出的方法,在保证模型诊断准确性的前提下,降低了网络模型结构的复杂性。实验结果表明,改进后的MobileNet-V2的诊断准确率达到97.60%,满足油田实际生产需求。     

一种非对称的轻量级图像盲去模糊网络

针对现有图像去模糊算法存在细节模糊不清、计算资源占用较大且图像处理速度较慢等问题,提出一种轻量级的图像盲去模糊网络.首先,网络主体使用多尺度架构,将不同分辨率的图像输入网络,通过循环处理逐步优化细节;其次,设计非对称结构以加强编码器的特征提取能力和解码器的特征融合能力.在编码器中,提出混合多尺度卷积层和残差金字塔模块,以强化特征提取并减少网络的参数量;在解码器阶段,使用跳跃连接引入深层语义,并提出多尺度联合结构损失函数进行优化.最后,在两个广泛使用的数据集GoPro和Kohler上使用两种评价指标,将该方法与其他经典方法进行性能对比.实验结果表明,该网络的去模糊效果优于传统方法以及其他经典深度学习方法,不仅在峰值信噪比(PSNR)和结构相似性(SSIM)上均有一定提升,且处理时间更短.     

采用残差网络与卷积注意力机制的设备剩余使用寿命预测方法

针对以往剩余使用寿命(RUL)预测方法均等对待深层特征中具有不同重要性的空间域和通道域特征,导致大量的计算资源浪费在不重要的特征上,进而造成RUL预测值偏差过大、不能对失效设备进行及时的维护以避免潜在的安全隐患的问题,提出一种采用残差网络与卷积注意力机制的端到端的RUL预测方法。该方法以卷积层和池化层对原始监测信号进行浅层特征提取与压缩;利用堆叠残差模块在学习深层特征的同时,缓解梯度弥散以及网络退化现象的发生;由卷积注意力模块对设备的深层退化特征进行加权赋值,分别在其空间维度上和通道维度上强化更重要的特征并抑制相对不重要的特征,使网络的注意力集中在对RUL预测任务更关键的信息上;将加权后的特征输入到全连接网络中映射得到RUL预测值。通过PHM2012轴承数据集进行了实验验证,实验结果表明,卷积注意力和残差结构皆对改善模型的预测性能有着积极的作用,所提方法在测试轴承上的均方根误差和平均绝对误差分别为0.107 9和0.083 1,远低于其他对比方法。     

基于双编码路径融合和双向ConvLSTM的神经元图像分割

目标分割是神经元图像分析中必不可少的步骤之一，分割的准确性会直接影响到神经元图像分析和重建的质量。在面对结构边界模糊、存在弱噪声或弱纤维信号的神经元图像时，已有的分割方法依然存在误差较大、识别信号不准等问题。为了解决这些问题，基于神经元的特征，本文提出一种基于双编码路径融合和双向ConvLSTM的深度学习网络(DFC-Net)用于神经元图像分割。首先，网络在编码器阶段采用双编码路径提取特征，其中第一路编码路径采用基于空洞卷积的密集连接网络作为固定特征提取器，第二路编码器采用深度残差网络作为特征提取网络；接着，使用密集连接ASPP网络作为桥梁连接编码器和解码器；最后，在跳跃连接中使用双向ConvLSTM结合编码器和解码器，在解码器阶段引入融合网络以融合2个编码器提取的特征，从而增强空间信息的传播。多组对比实验结果显示，本文提出的网络有效地提高了电子显微镜神经元图像的分割精度，在ISBI-2012和SNEMI3D数据集上的Sen、Dice分别达到0.952 7、0.958 9和0.941 6、0.912 7,平均准确率相比于其他U-Net变体网络提高2.93%。     

3D多重注意力机制下的行为识别

为解决传统3D卷积中难以提取时空信息的缺点,提出一种适用于3D卷积网络的多重注意力机制模块.该模块是由通道结合时间子模块和空间子模块组成的多维度特征调整模块.在通道结合时间模块中,通过调整池化层和卷积层的顺序,保留更多的有效通道信息和时间信息;在空间模块中,压缩冗余时间信息以减少计算量.该模块的整体计算量较少,可嵌入到各3D卷积网络中.为验证多重注意力机制模块的性能,基于3D ResNet网络设计部署了该多重注意力机制模块,并在UCF-101和HMDB-51两个行为识别数据集上分别进行训练.结果表明,改进后的3D ResNet在UCF-101上可提升1.50%的精度,在HMDB-51可提升1.24%的精度,而参数量只增加0.24%.     

基于密集多尺度特征和双注意力模块的皮肤病变分割

针对皮肤病变分割任务中病变区域大小不一、形状各异、内部像素差异大、边界模糊、周围存在气泡等问题,提出了一种基于密集多尺度特征和双注意力模块的U型分割网络DDAnet。该网络中的DenseASPP模块通过密集连接多个空洞卷积层来获取丰富的多尺度信息,同时由通道注意力模块（CAM）和位置注意力模块（PAM）构成的双注意力模块通过编码全局上下文信息,在通道和位置上对特征图进行重新配准,实现对相关特征的强调和对无关特征的抑制。两个模块并行连接、共同作用以提高分割精度。在ISIC2018数据集上,DDAnet的准确率（Acc）、Jaccard相似系数（JI）、Dice系数（DC）、敏感度（Sen）和特异性（Spec）指标值分别为96.75%、85.00%、91.36%、91.82%和97.42%,分割结果优于其他的分割网络,并且对于极具挑战的病例,DDAnet仍然能够产生准确、可靠的分割结果,说明其具备在临床诊断中辅助医生进行皮肤病变分割的潜力。     

基于时空感知级联神经网络的视频前背景分离

针对在复杂情景下视频前背景分离技术中存在的前景泄露问题,设计开发了一个端对端的二级级联深度卷积神经网络,实现了对输入视频序列进行精确的前景和背景分离.所提网络由一级前景检测子网络和二级背景重建子网络串联而成.一级网络融合时间和空间信息,其输入包含2个部分:第1个部分是3张连续的彩色RGB视频帧,分别为上一帧、当前帧和下一帧;第2个部分是3张与彩色视频帧相对应的光流图.一级前景检测子网络通过结合2部分输入对视频序列中运动的前景进行精确检测,生成二值化的前景掩膜.该部分网络是一个编码器-解码器网络:编码器采用VGG16的前5个卷积块,用来提取两部分输入的特征图,并在经过每一个卷积层后对两类特征图进行特征融合;解码器由5个反卷积模块构成,通过学习特征空间到图像空间的映射,从而生成当前帧的二值化的前景掩膜.二级网络包含3个部分:编码器、传输层和解码器.二级网络能够利用当前帧和生成的前景掩膜对缺失的背景图像进行高质量的修复重建.实验结果表明,本文所提时空感知级联卷积神经网络在公共数据集上取得了较其他方法更好的结果,能够应对各种复杂场景,具有较强的通用性和泛化能力,且前景检测和背景重建结果显著超越多种现有方法.     

基于注意力机制U-Net的低剂量CT图像去噪方法

计算机断层扫描(CT)产生的辐射风险已成为公众关注的问题.降低剂量将影响CT图像的质量以及医生的诊断结果.传统的基于深度网络算法中,同一层中的特征通道间的地位是平等的,影响信息的提取.为此,提出了一种具有注意力机制的U-Net残差网络.在U-Net中引入通道注意力模块驱使网络将更多的注意力集中于含有噪声和伪影信息的通道...     

一种基于深度学习的实时视频图像背景替换方法

针对视频会话业务的实时性需求,提出一种轻量级深度学习网络模型实现视频图像的实时背景替换功能.网络模型包含语义分割和背景替换两个模块.语义分割模块整体架构采用编解码结构,编码端使用编码器模块、空洞卷积金字塔池化模块、注意力模块以及增益模块提取特征;解码端使用解码器模块、调整模块以及编码器模块恢复图像,再传入背景替换模块完成背景替换.该网络模型在本文设定的数据集训练后分割精确度达到94.1%,分割速度达到42.5帧/s,在实时性和准确性上达到较好的平衡,具有很好的实用效果.     

采用通道注意力机制的RIS辅助MIMO级联信道估计

可重构智慧表面（RIS）辅助多天线毫米波无线通信系统的级联信道有直传和反射两条链路,系统维数大且复杂,获取信道状态信息（CSI）困难. 针对RIS辅助下的大规模多输入多输出（MIMO）通信系统应用场景,提出了基于通道注意力机制的SE-ResNetV2网络来获取CSI,在残差网络（ResNet）中引入了通道注意力模块,通过挤压和激励策略来提高噪声特征的捕捉能力. 仿真结果表明,相比于最小二乘（LS）估计算法和常规的注意力机制深度ResNet,所提出的深度学习网络具有更好的去噪效果和估计精度.     

基于循环生成对抗网络的人脸素描合成网络设计

针对目前人脸到素描合成存在生成的素描图轮廓模糊、细节纹理缺失等问题,提出一种采用循环生成对抗网络(CycleGAN:Cycle-Generative Adversarial Networks)解决方案。构建多尺度CycleGAN,生成器采用深度监督的U-Net++结构为基础,在其解码器端进行下采样密集跳跃连接;在其生成器的编码器端设计通道注意力和和空间注意力机制形成特征增强模块;最后在生成器中增加像素注意力模块。实验结果表明,与现有经典算法相比,从主观视觉评测和利用现有的4种图像质量评价算法进行质量评估,该方法较好地合成了素描图像的几何边缘和面部细节信息,提高了素描图像的质量。     

面向路面附着估计的路面图像识别

为提升智能辅助驾驶系统对路面附着系数估计的准确性与实时性，研究了一种基于视觉信息的路面识别深度学习算法，实现路面附着系数的预估计。设计压缩卷积机制以降低网络运算参数，采用特征图全局平均替换全连接层以提升网络的拟合性能，并构建路面识别深度卷积神经网络DW-VGG。利用自建路面图像数据集对网络进行训练，测试结果表明，基于提出的多层知识蒸馏技术的DW-VGG网络识别精度较高，分类性能评估指标F₁得分为96.57%，并有效降低了网络的运算和内存成本，识别单张图像只需32.06 ms，预测模型只有5.63 M。