融合多源数据的股指预测研究

金融市场中股票价格的变动受到多方面因素的影响,如何更好地利用更多的大数据为投资决策进行服务始终是各方研究的重点。本研究以沪深300指数为研究对象,采用图像化处理的方式融合财经新闻、市场交易数据和技术指标等多源异构数据,建立了卷积神经网络模型,对未来不同时间长度的股指图像数据进行涨跌预测。通过对模型结构的稳健性检验,使用60天融合新闻情绪、技术指标与股价三类图片的三层图片预测模型,预测股指未来5天后的涨跌样本外准确率可达65.2%。融合多源数据后的图片数据能够丰富单一的股价数据,从而提升了模型的预测准确率。通过与传统的线形模型、LSTM循环神经网络模型及其他经典卷积神经网络模型比较,本研究构建的预测模型在样本外预测效果最佳,表明本研究构建的基于多源异构数据的图片预测模型在股指预测中具有可行性和一定优势。     

基于卷积神经网络的宽带合作频谱感知

利用认知无线电网络中的多个次用户所能提供的大量频谱观测数据,提出一种基于卷积神经网络（convolutional neural network,CNN）的宽带合作频谱感知方案。宽带频谱感知旨在灵活地检测跟踪目标宽带授权频段上的可供使用的频谱空穴,该方案考虑利用宽带频谱上被占用的子带与未被占用的子带之间在信号能量及占用位置方面所体现出的类别差异,通过设计一种CNN模型并基于此对频谱观测数据进行训练学习,得到频带占用模式分类模型,从而实现宽带合作频谱感知。仿真结果证明,与传统的基于能量检测技术和典型机器学习（machine learning,ML）分类算法的宽带合作频谱感知方案相比,该方案在检测性能上具有较大的优势,特别是在低信噪比环境下的检测性能。     

基于像素特征的微表情识别

微表情持续时间短、表达强度低,给训练有效模型带来了挑战。针对此问题,提出了一种基于像素特征的微表情识别方法。对图像序列的面部区域进行裁剪,消除背景噪声;将每一帧的像素矩阵与第一帧(中性表情)做差处理,提取面部变化;对做差的结果累加,进一步突出面部表情;使用搭建的浅层CNN网络进行分类。在3个公共微表情数据集组成的交叉数据集上进行K折(K-fold)交叉验证实验中,所提方法的3个评价指标ACC(accuracy)、UF1(unweighted F1-score)和UAR(unweighted Average Recall)分别达到了0.8304、0.7827和0.7944,表明了该方法的有效性。与LBP-TOP等8个模型的对比实验中,所提方法的指标明显优于对比模型,验证了该方法的优越性。     

基于NMF与CNN联合优化的声学场景分类

针对声学场景分类任务中复杂声学环境的特征表示问题, 提出一种联合训练特征提取和分类模型的优化算法。将非负矩阵分解与卷积神经网络的训练相结合, 利用网络的损失值实现对特征提取和网络参数的共同更新, 以学习到更具判别性的有监督特征。在TUT2017数据集上提取对数声谱图作为基础特征, 搭建深度卷积神经网络进行实验验证。仿真结果表明, 所提算法的识别准确率相比优化前提升3.9%, 且优于其他两种常用声学特征, 证明该算法能够有效提升整体分类效果。     

基于轻量级深度卷积神经网络的绝缘子检测

在无人机巡检图像中,检测出绝缘子是实现输电线路状态分析的关键.本研究采用轻量级卷积神经网络代替传统的人工特征提取器,获取输入图像的深层特征;利用深度学习目标检测网络对所提取特征进行处理和训练学习,实现多尺度、多种类的绝缘子目标检测.实验结果表明:该方法可以准确快速地识别出以山林背景为主的瓷质和复合两类绝缘子,其检测精度分别达到96.29%和90.85%,且整体检测速度高达43 F·s~(-1),有效满足电力巡线中的绝缘子实时检测要求.     

改进深度可分离卷积的SSD车型识别

针对现有车辆识别方法对于车型实时识别能力不足的问题,提出一种改进的深度可分离卷积的SSD(single shot multibox detector)算法用于车型识别研究.首先,利用深度可分离卷积网络进行特征提取,并引入反残差模块来解决因通道数少、特征压缩导致的准确率下降问题.其次,以车辆的刚体特性为依据,重新设计区域候选框,减少模型参数运算量.最后,在BIT-Vehicle数据集上进行消融实验来对比不同网络模型性能差异.结果表明:改进的深度可分离卷积的SSD车型识别方法有更好的车型识别效果,可以达到96.12％的识别精度,检测速度提高至0.078 s/帧.     

一种新的结合卷积神经网络的隧道内停车检测方法

为了更准确地检测高速公路隧道内停车行为,将传统的图像处理技术与深度学习相结合.首先,通过基于混合高斯模型(Gaussian mixture model,GMM)的背景差分法提取出运动目标.接着通过meanshift算法跟踪这些运动目标,计算运动目标的速度以及在相邻视频帧中运动目标的相关性,通过与速度阈值和相似度阈值的比较得到静止目标.最后,结合卷积神经网络(convolutional neural network,CNN)分类模型识别静止目标是否为车辆.文中方法在高速公路隧道视频上进行测试,达到至少84％的准确率.另外,与没有结合卷积神经网络的传统图像处理方法相比,文中方法至少提高了63％的准确率.     

基于小规模手写体汉字数据集的数据增强方法

针对深度卷积生成对抗网络（DCGAN）在小规模手写体汉字数据集下生成数据重复多样、分类效果较差的问题,提出结合传统数据增强方法的结合式生成方法X-DCGAN。该方法通过预增强模块给予神经网络部分更充足多样的训练数据,减少因网络过拟合与训练不充分而出现的样本重复率高、学习效果较差的状况。实验结果表明,本文方法生成的样本数据较单一方法在样本多样性方面显著提高,生成数据进行分类测试时获得的平均识别率较DCGAN方法提升了9.67%。X-DCGAN充分发挥了传统数据增强方法和生成式方法各自的优势,能够更加有效地解决小规模数据集的扩展与增强问题。     

基于联邦学习的网络异常检测

作为一类网络安全的基础研究,网络异常检测技术目前还存在检测准确率低、误报率高以及缺乏标签数据等问题。为此提出一种融合联邦学习和卷积神经网络的网络入侵检测分类模型（CNN-FL）,可有效解决多个参与者在不共享隐私数据的情况下进行一个全局模型的协作训练时所带来的问题。该模型无需汇集模型训练所需要的数据进行集中计算,只是传递加密的梯度相关数据,即可利用多源数据协同训练同一模型,并解决缺乏标签数据的问题。随后将该模型应用于二分类和多分类方法中,并在同一基准数据集NSL-KDD上进行了实验比较与分析,实验结果表明,与其他研究方法相比,所提CNN-FL分类模型在二分类以及多分类中具有较高的识别性能和分类精度。     

基于阈值分割法和卷积神经网络的图像识别算法

针对传统卷积神经网络严重依赖数据量的问题, 提出一种基于均值迭代阈值分割法和卷积神经网络的图像识别算法, 通过均值迭代阈值分割法过滤图像背景, 并基于AlexNet构造新的卷积神经网络. 与其他常用的卷积神经网络进行对比实验结果表明, 在样本数量不足的图像识别任务中, 该算法识别效果较理想, 与其他卷积神经网络相比, 具有更高的识别准确度、 更低的识别误差和更快的收敛速度.