基于多尺度全卷积与CRF的路面裂缝检测算法

针对已有路面裂缝检测算法对细小特征提取不够完善,并且未考虑到全局信息的问题,提出一种具有全局信息的多尺度全卷积神经网络路面裂缝检测算法。该算法融合了3个具有不同空洞卷积率的单尺度空洞卷积,构成多尺度空洞卷积,在不丢失分辨率的情况下扩展感知范围,减少参数计算量。利用反卷积层融合深层信息与浅层信息来扩充图像细节。最后将网络与一个条件随机场实现端到端的连接以计算损失值,优化处理结果。算法可有效避免特征丢失,实现多尺度裂缝感知,并对全局像素信息进行传递。模型在8 048张数据集上进行训练,在200张测试集上取得的交并比为80.3%,平均准确度为96.9%,查准率为69.7%,召回率为91.7%,实验结果表明多尺度全卷积与条件随机场算法优于经典全卷积算法。     

基于空洞卷积和特征融合的单阶段目标检测算法

针对SSD多尺度目标检测过程中存在的目标漏检和错检问题,提出了一种融入多维空洞卷积和多尺度特征融合的目标检测算法。在卷积神经网络输出的多尺度特征中,浅层具有更多的细节信息,深层具有更多的语义信息,根据这一特点,对浅层网络采用了3种多维空洞卷积的浅层特征增强模块,获得具有语义信息的特征图,将增强后的特征图进行下采样,融合不同层的特征;同时在深层网络引入通道注意力模块,对通道进行权重分配,抑制无用信息,提高目标的检测性能。研究结果表明：该算法在PASCAL VOC数据集上检测精度为79.7%,比SSD算法提高了2.4%;在KITTI数据集上检测精度为68.5%,比SSD算法提高了5.1%,检测速度达到了实时性的要求,有效地改善了目标的漏检和错检。     

基于Xception的座位状态检测模型

提出一种基于深度可分离卷积Xception的轻量级座位状态检测模型.该模型运用实例分割框架FCIS进行图像预处理,以减少无效信息.模型由输入层、9个卷积层、3个池化层、2层全连接层和输出层组成,将由深度可分离卷积提取得到的初级特征、中级特征和高级特征进行融合后,输入至全连接层进行全局特征整合.在相关数据集上使用该模型和常用模型进行实验,结果表明,该模型的识别精度为91%,高于Xception模型的89%、ResNet-50模型的85%以及基于人脸识别座位状态检测的82%.     

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。     

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.     

融合多尺度注意力和双向LSTM的行人重识别

将深度学习应用于行人重识别领域,嵌入多尺度注意力融合模块至神经网络中进行多尺度特征提取和表示,可有效提升注意力机制对深度学习网络的识别性能。提出了一种基于SE block的多尺度通道注意力融合模块,并结合ResNet50卷积神经网络提取特征;然后通过双向LSTM网络进一步提取特征序列上下文信息,在提高模型对图像重要特征的提取能力的同时,降低对图像冗余特征的关注度;最后使用级联难采样三元组损失函数和交叉熵损失函数共同训练网络模型,使样本能够在高维特征空间中实现聚类,进一步提升模型识别准确性。所提出算法在Market1501数据集和CUHK03数据集分别进行实验,并在同等条件下和其他注意力模块算法进行比较。为进一步验证各模块作用,对算法进行消融实验,以验证各模块的有效性,实验结果表明,所提出方法可有效应用于行人重识别     

基于注意力机制的双分支肺炎图像分类网络

目前许多肺炎图像分类网络大多采用单分支网络对输入图像进行特征提取,这在一定程度上忽略了图像不同维度的特征信息。为了优化这种问题,提出一种融入注意力机制的双分支肺炎图像分类网络,利用VGG16网络和加入可分离卷积以及融入卷积注意力模块(convolution block attention module, CBAM)的CNN卷积神经网络进行双分支特征提取,能够关注到肺炎图像不同层次的特征信息,将2种网络分支的特征进行不同维度的融合,最后输入全连接层进行分类判决。结果表明,该网络在正常肺部、病毒性肺炎、新型冠状病毒肺炎(COVID-19)X-ray图像组成的测试集上取得了95%的平均准确率。经过消融试验证明,该网络加入的可分离卷积模块、注意力模块和特征融合对减少网络参数、提高网络分类的准确率起到明显作用。与其他网络的性能对比也表明该网络在肺炎图像分类上表现出较高的准确率和较强的鲁棒性。     

多尺度并行融合的轻量级卷积神经网络设计

针对传统深度卷积神经网络分类精度不佳,参数量巨大,难以在内存受限的设备上进行部署的问题,本文提出了一种多尺度并行融合的轻量级卷积神经网络架构PL-Net。首先,将上层输出特征图分别送入两种不同尺度的深度可分离卷积层;然后对并行输出特征信息进行交叉融合,并加入残差学习,设计了一种并行轻量型模块PL-Module;同时,为了更好地提取特征信息,利用尺度降维卷积模块SR-Module来替换传统池化层;最后将上述两个模块相互堆叠构建轻量级网络。在CIFAR10、Caltech256和101_food数据集上进行训练与测试,结果表明:与同等规模的传统CNN、MobileNet-V2网络及SqueezeNet网络相比,PL-Net在减少网络参数的同时,提升了网络的分类精度,适合在内存受限的设备上进行部署。     

一种改进SSD的输电线路电力部件识别方法

为解决单阶段多框检测器(single shot multibox setector, SSD)算法识别较小尺寸电力部件准确率低的问题,本文提出一种注意力机制和多尺度特征融合的单阶段多框检测器(attention mechanism and multiscale feature fusion single shot multibox detector, amSSD)算法。该方法在SSD网络特征提取层引入压缩和激励网络(squeeze-and-excitation networks,SENet)结构,筛选并保留更多与目标相关的特征通道;对浅层特征图采用膨胀卷积操作,使目标语义信息更加丰富;对高层特征图进行反卷积操作,并与浅层特征进行融合,得到具有更高分辨率高语义信息的目标特征图,提高对较小尺寸电力部件的识别能力。利用实际无人机飞行数据进行测试验证,实验结果表明:本文方法能够有效地识别出电力部件,而且识别平均准确率达到89.6%,比SSD方法的识别准确率提升了6.2%。     

基于多尺度复合卷积和图像分割融合的车道线检测算法

在车道线检测任务中，由于车道线的特点和获取更大范围感受野的需求，空洞卷积被广泛使用.然而，为了获取大范围信息，空洞卷积会造成卷积点附近信息的丢失.针对以上问题，提出了一种基于多尺度复合卷积和图像分割融合的车道线检测算法.首先将不同尺寸的空洞卷积、全卷积和标准卷积结合以弥补空洞卷积造成的信息丢失；然后通过语义分割和实例分割融合的图像分割融合模块来增强实例分割网络对全局特征的关注；最后，设计一个加权交叉熵损失函数对网络进行训练和优化.实验结果表明，算法在CULane数据集中的整体F1measure取得74.9%，整体性能优于比较算法，在多种挑战性环境中均有所提升.     

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.     

改进YOLOv5的钢材表面缺陷检测算法

针对传统钢材表面缺陷检测方法存在检测效率低、检测精度差等问题,提出一种基于改进YOLOv5的钢材表面缺陷检测算法。首先使用GhostBottleneck结构替换原YOLOv5网络中的C3模块和部分卷积结构,实现网络模型轻量化;其次在Backbone部分引入SE注意力机制,对重要的特征通道进行强化;最后针对数据集特点在网络中增加一个检测层,强化特征提取能力,并在Neck部分增加特征融合结构,使用DW卷积替换部分标准卷积以减少运算量。实验表明,改进的YOLOv5sGSD算法,模型体积减少了10.4%,在测试集上的mAP值为76.8%,相比原YOLOv5s网络提高了3.3%,检测精度和速度也明显高于一些主流算法。相比传统的钢材表面缺陷检测方法,提出的算法能够更加准确、快速地检测出钢材表面缺陷的种类和位置,并且具有较小的模型体积,方便于在移动端的部署。     

基于改进的SqueezeNet的人脸识别

针对众多基于卷积神经网络的人脸识别技术在追求提高人脸识别率上,忽视了网络模型输入参数,导致模型输入参数多、训练时间长和无法在内存小的硬件上运行等问题,提出一种基于改进的Squeeze Net的人脸识别模型。改进的Squeeze Net模型保留了原网络模型中的小卷积核去提取图片特征,还采用首尾池化层分别引入对应的后续卷积层进行特征融合,提取细微的人脸纹理特征来稳定模型收敛性,防止小的卷积核在复杂的人脸训练集上产生过拟合。针对分类函数Softmax的改进,采用L2范数约束的方法,将最后一层的特征约束在一个球面内,减少相同特征间距,提高网络收敛能力。通过两种改进后的Squeeze Net模型在与其他的先进模型对比,在不降低人脸识别准确率的前提下,具有输入参数少、模型易于收敛和能够运行在内存小的硬件设备的优势。结果在CASIA-WebFace和ORL人脸库上得到了有效性的实验验证。     

基于改进单步多框目标检测的道路小目标检测算法

针对SSD目标检测算法运用于自动驾驶领域时,在检测道路上小目标容易发生漏检错检的情况,本文提出一种改进的SSD目标检测算法。本算法首先在SSD模型的主干网络中嵌入感受野增强模块,扩大特征层的感受野,以获取更多小目标的特征信息;然后在主干网络后加入4次U型特征提取结构,构建4个不同层级的特征金字塔,最后合并成一个多层级特征金字塔用于检测。结果表明,该改进SSD模型在KITTI数据集上的检测精度较原始SSD模型提升了6%,检测速度达到了每秒27.9帧。在兼顾检测效率的同时,有效提高了对道路上小目标的检测精度,更适用于自动驾驶领域。     

基于超复数小波和图像空域的卷积网络融合注视点预测算法

针对已有注视点预测模型存在特征细节缺失、尺度单一和背景信息干扰严重导致的注视点预测精度偏低等问题,提出了一种基于超复数小波和图像空域的卷积网络融合注视点预测算法.首先,针对细节特征丢失问题,使用超复数小波变换在频域中提取图像的细节特征,与卷积网络提取的空域特征进行融合.然后,通过空洞空间金字塔池化模块,融合不同感受得到的特征图,有效解决了特征尺度单一的问题.最后,引入了残差卷积注意力模块,结合空间和通道的注意力机制,能够有效抑制背景信息的干扰,提高注视点预测精度.在SALICON数据集上,CC、sAUC和SIM评价指标下,该算法的性能达到0.884 7、0.769 3和0.778 0;在CAT2000数据集上,该算法在相应指标下的性能为0.735 5、0.870 1和0.664 5.主客观对比实验结果表明,该算法具有较好的注视点预测能力.     

人体检测与异常行为识别联合算法

近年来,异常行为识别算法取得了一定的研究进展,但是针对复杂环境、人体遮挡、动作相似度高等多种挑战,识别算法的适应性、效率、准确性都有待进一步提高。为了解决以上问题,提出了基于特征增强的人体检测与异常行为识别联合算法,首先将视频序列分别送入人体检测网络和特征加强网络,再采用爱因斯坦求和法将特征加强网络输出的多头卷积注意力特征与人体检测网络输出的热力图特征融合,得到加强融合特征,然后利用检测网络输出的人体目标位置特征信息和ROI Align模块对加强融合特征进行人体ROI(region of interest)区域特征截取,得到人体ROI区域加强融合特征,最后将人体ROI区域加强融合特征送入Transformer时序建模网络模块进行人体行为特征时序建模和识别。所提算法充分利用检测网络中间过程产生的行为主体区域特征,弱化了复杂环境中背景的干扰,同时实现了检测网络的输出特征共享,避免了识别网络的二次特征提取过程,从而提高了网络运行效率,且利用Transformer网络的建模优势,能够充分挖掘人体行为空间特征、时序特征以及之间的跨域特征的优势。实验结果表明：所提算法在提高了网络效率的同时大幅度地...     

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...     

改进YOLOv4的复杂交通场景目标检测方法

针对复杂交通场景下密集小目标居多、目标尺寸差异大、目标间遮挡严重的问题,提出了一种基于YOLOv4框架的复杂交通场景下的目标检测算法。首先,构造多尺度特征融合提取模块作为主干网络特征提取模块,充分提取不同尺度目标特征信息,同时引入轻量化Ghost模块对主干网络特征进行维度调整;其次,将卷积模块与自注意力机制融合,构造倒残差自注意力模块应用到主干网络深层,深层网络在充分提取局部特征信息基础上获得了全局感知;然后,构造轻量级混合注意力模块,抑制背景噪声,增强密集小目标检测能力;最后,在Udacity数据集上进行实验,检测精度达到了84.41%,相比较YOLOv4, mAP(mean average precision)提高了3.07%,对1 920×1 200分辨率图像的检测FPS(frames per second)可达到49,提高了22.5%,精度提升的前提下实现了较好的实时性,更适用于复杂交通场景下的目标检测任务。     

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。