应用于图像细化的细胞神经网络联接权的设计及硬件实现

讨论基于Hopfield神经网络的神经细胞网络(CNN)模型,并在二维图像处理中,利用CNN完成并行细化.改进了Matsumoto等人设计的两套细化联接权的复杂CNN硬件,提出了一套便于硬件实现的5×5联接权样本,讨论了CNN不对称权的稳定性、权的设计规则及硬件实现方法.最后给出了CNN细化的结果。     

基于卷积神经网络的水表故障检测算法

利用卷积神经网络(CNN)提取水表故障特征,提出一种基于CNN的水表故障检测方法,并通过大量实验对检测模型进行参数优化.对比实验结果表明,所提方法相比于支持向量机和集成学习方法,具备更高的检测性能,且检测精度满足实用需求.     

CNN-PDE非线性图像滤波器

偏微分(PDE)非线性图像滤波方法具有优良特性,但由于其计算量大而无法满足实时控制需求.细胞神经网(CNN)可以描述图像PDE模型,利用模拟CNN芯片并行求解,有助于提高其实时性.本文用CNN实现了PDE偏差非线性图像滤波器,提出了一种局部运算的噪声估计方法以选择适当的平滑系数.计算结果表明,这种噪声估计方法可以对不同噪声水平作出较精确的估计.仿真实验结果表明,CNN-PDE非线性滤波器取得了满意的滤波效果,用CNN实现PDE非线性滤波器的方法是有效可行的.     

基于特征金字塔卷积循环神经网络的故障诊断方法

变工况、变载荷设备部件不同故障的特征在信号中所占比例和位置不固定,且包括大量不同场景下的原始振动信号的多尺度复杂性.对此,提出一种基于特征金字塔网络(FPN)的卷积循环神经网络(CRNN)滚动轴承故障诊断方法.利用卷积神经网络(CNN)框架,并联CNN的卷积层和循环神经网络(RNN)中的长短时记忆(LSTM)层,形成新的CRNN,以充分利用CNN对空间域信息和RNN对时域信息的学习能力;在每一层中权值共享,减少网络参数;利用FPN构建全新特征图,输入一维信号和堆叠后形成的二维信号,对传感器采集的信号进行特征提取,实现故障诊断.利用行星齿轮箱进行故障试验,并进行5折交叉验证,该方法的诊断准确率平均值为99.20%,比基本神经网络模型至少高3.62%,表明该方法诊断精度高、鲁棒性强;利用凯斯西储大学轴承数据集进行验证,证明该方法具有良好的泛用性;利用t-SNE方法对模型的特征学习效果进行可视化分析,结果表明不同故障类别特征具有良好的聚类效果.     

基于卷积神经网络的英文篇章情感量化方法

提出利用卷积神经网络(CNN)预测英文单词情感极性,并利用英文单词情感极性设计量化篇章情感倾向的方法.首先,利用fastText技术训练词嵌入模型,将英文单词转化为定长、稠密的词向量;接着,以词向量作为输入,构造一维CNN模型,并设计出多种具有不同深度的架构;最后,利用CNN预测模型计算篇章中所含英文单词的平均情感极性作为篇章情感倾向的量化分值.实验结果表明:相比于传统的机器学习模型,提出的CNN预测模型能够提升英文单词情感预测精度,所设计的篇章情感量化方法,也与主观判决情感色彩有较好的一致性.     

基于改进VMD和CNN的滚动轴承故障诊断方法

针对现场采集的滚动轴承信号易受噪声影响而使微弱故障特征难以提取的问题，基于灰狼优化算法(GWO)、变分模态分解(VMD)和卷积神经网络(CNN),提出了一种滚动轴承故障诊断的新方法.首先，利用GWO优化VMD实现其分解层数及二次惩罚因子2个重要参数的自适应选择；其次，提出有效加权相关稀疏度指标(EWCS),并以此筛选VMD分解的有效本征模态函数(IMF);最后，使用GWO优化CNN参数，并采用2层卷积模块的CNN进行识别分类.基于所提方法，对滚动轴承4种不同运行状态的样本进行了分类识别，并与其他几种诊断方法进行比较.结果表明，该方法用于滚动轴承故障诊断是可行的，且具有更高的分类准确率.     

基于卷积神经网络(CNN)和CUDA加速的实时视频人脸识别

为了兼顾视频人脸识别中识别准确率和实时性,提出了基于卷积神经网络(CNN)和CUDA加速的实时视频人脸识别方法。构建了一个6层结构的CNN人脸识别网络,在视频帧中通过Adaboost算法检测到的人脸输入所构建的CNN中进行视频人脸识别,结合CUDA并行计算架构,对算法进行加速。此外为了更适用于实际视频监控情况,通过对CNN网络结构末尾Softmax分类器的分类结果进行多级判决引入了开集人脸识别功能。从多个角度对该方法进行了实验验证,结果证明,此方法可满足识别准确率和实时性要求,同时对于视频中人脸姿态变化、光照变化、距离远近等都具有良好的鲁棒性。     

基于改进型CNN的多聚焦图像融合方法

针对多聚焦图像融合问题,提出一种基于改进型卷积神经网络(convolutional neural network,CNN)的图像融合方法.首先,阐述了多聚焦图像融合问题与CNN中分类问题的一致性关系;其次,对经典的CNN模型加以改进,构建了改进型CNN模型;最后,将待融合源图像输入改进型CNN模型进行实验仿真.仿真结果表明,与现有的代表性融合方法相比,该方法无论在直观视觉效果还是客观评价指标方面均具有显著的优势.     

基于分数阶Fourier变换的雷达目标识别

为了利用雷达信号的时频信息以提高雷达目标识别性能,提出了一种基于分数阶Fourier变换(FrFT)的雷达目标识别方法。利用FrFT提取目标高分辨距离像的时频特征。从类可分性角度,求取多个最优变换,利用主分量分析方法对距离像的FrFT进行特征降维,并使用神经网络进行分类识别。最后,采用D-S证据理论,对多个最优变换的识别结果进行决策融合。仿真结果证明了该方法的合理性和可行性。     

基于深度图像预旋转的手势估计改进方法

基于深度图像的手势估计比人体姿势估计更加困难,部分原因在于算法不能很好地识别同一个手势经旋转后的不同外观样式.提出了一种基于卷积神经网络(Convolutional Neural Network, CNN)推测预旋转角度的手势姿态估计改进方法:先利用自动算法标注的最佳旋转角度来训练CNN;在手势识别之前,用训练好的CNN模型回归计算出应预旋转的角度,然后再对手部深度图像进行旋转;最后采用随机决策森林(Random Decision Forest, RDF)方法对手部像素进行分类,聚类产生出手部关节位置.实验证明该方法可以减少预测的手部关节位置与准确位置之间的误差,手势姿态估计的正确率平均上升了约4.69%.     

基因遗传算法在文本情感分类中的应用

本文以微博文本为主要实验对象,提出适合卷积神经网络进行自我优化的编码方式,分别将每一层看做是一个染色体,将每一层中的参数看做是一个基因片段,采用混合双重非数值编码的方式编码每个CNN框架,设计出适合于CNN网络的选择、交叉和变异的算法,并且把基因遗传算法(GA)和与卷积神经网络相结合,提出了基于情感分析算法的遗传算法(GA-CNN).通过对传统算法与GA-CNN的实验与对比分析,良好地展示了自我优化性.     

GVF场的多层细胞神经网络实现及其在图像分割中的应用

提出了利用多层细胞神经网络实现梯度矢量流GVF场的方法,并与扩展、细化的细胞神经网络(CNN)相结合来实现动态轮廓的图像分割．细胞神经网络具有并行运算的能力,可解决传统串行算法复杂性大,不能实时处理的问题,并克服了梯度场作为CNN的外力驱动方法的局部最小问题。在图像处理过程中,外部图像由GVF信息引导,最后收敛到所期望的目标位置。结果表明,该方法在不同的输入图像条件下均获得了比Vilarino提出的方法更好的分割结果,并具有实时处理速度。     

基于混沌粒子群优化算法的CNN图像边缘提取方法

细胞神经网络(Cellular Neural Network,CNN)具有能够高速并行计算,易于硬件实现等特点,使其在未来的图像处理方面展现出了广阔的应用前景.CNN较好地探测出图像中边缘的关键在于设计出一组较好的模板参数.提出一种基于混沌粒子群优化算法求解模板参数的方法,一方面,避免了分析细胞神经网络动态性能的一系列复杂过程;另一方面,通过将搜索过程映射为对混沌轨道的遍历过程,可以使得搜索过程避免陷入局部极小,并且在模板参数的范围内能快速找到最优模板值.仿真实验表明,利用该方法设计出来的CNN去探测图像中的边缘比已有结果和利用几种经典边缘提取算子得到的边缘结果更加精确.     

一种简洁高效的加速卷积神经网络的方法

卷积神经网络是机器学习领域一种广泛应用的方法,在深度学习中发挥着重要的作用。由于卷积神经网络一般需要多个层,而且训练数据通常都很大,所以网络训练可能需要几小时甚至很多天。目前虽然有一些利用GPU加速卷积神经网络训练的研究成果,但基本上都是实现方式复杂,需要技巧很高,而且容易出错。提出了一种简洁、高效的加速卷积神经网络训练的方法,其主要过程是将卷积层展开,这样卷积层和全连接层的主要训练步骤都可以用矩阵乘法表示;再利用BLAS库高效计算矩阵乘法。这种方法不需要过多考虑并行处理的细节和处理器的内核特点,在CPU和GPU上都能加速。实验证明,GPU上使用该方法比传统的CPU上的实现快了100多倍。     

多深度学习模型决策融合的齿轮箱故障诊断分类方法

针对齿轮故障诊断中单一传感器采集信息不完全、容错性不佳及一种神经网络模型具有局限性,传统信号处理技术提取特征困难等问题,提出了多深度学习模型决策融合的齿轮箱故障诊断分类方法,构建了基于卷积神经网络(convolutional neural networks, CNN)和改进堆叠降噪自动编码器(stacked denoising autoencoders, SDAE)的混合网络模型,根据改进的Dempster-Shafer(D-S)证据理论实现决策级融合诊断。以时频信号作为CNN的输入,以频域信号作为SDAE的输入,采用Adam优化算法和dropout、批量归一化技术训练该混合模型。实验结果表明：利用该融合方法对齿轮进行故障诊断相比单个的网络模型CNN和SDAE诊断正确率有所提高,为齿轮故障智能诊断分类提供了新路径。     

基于应变信号时频分析与 CNN网络的车辆荷载识别方法

针对现有神经网络车辆荷载识别方法的识别精度不足且训练样本采集困难的问题,提出了一种基于应变信号时频分析与CNN网络的车辆荷载识别方法,对移动车辆总重进行荷载识别.首先,利用连续小波时频变换方法处理桥梁跨中应变信号,得到应变信号的时频特征,并利用双线性插值算法将时频信号矩阵变为大小为64×64的数值矩阵,作为CNN网络的输入数据;其次,利用CNN网络的回归学习算法,在训练少量数值矩阵后直接建立应变响应与车辆荷载的映射关系,从而实现对未知车辆荷载的识别;最后,通过模拟试验发现虽然在不同路面粗糙度和噪声影响下,CNN网络的荷载识别结果会受到不同程度的影响,但在一定范围内的路面粗糙度和噪声影响下仍然能较精确地识别车辆荷载.     

基于混沌神经网络的语音识别方法

基于语音信号的时变特性,研究了神经网络语音识别的方法．把混沌特性引入到神经元,构造了一种新的多层混沌神经网络结构,同时推导了相应的学习算法．把这种混沌神经网络用于语音识别,并与常用的神经网络语音识别方法作了比较．实验结果表明,混沌神经网络方法的平均识别率要高于同等条件下常用神经网络方法的识别率．     

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%。     

基于深度卷积神经网络的地磁导航方向适配性分析

针对地磁导航方向适配性分析时人工提取的特征主观性较强且难以表达深层的结构性特征的问题,提出一种基于深度卷积神经网络(convolutional neural network,CNN)的地磁导航方向适配性分析方法.首先,利用Gabor滤波器的方向选择特性建立了6个典型方向的适配特征图;然后,设计了卷积神经网络对深层次的方向适配特征进行提取,并通过混和粒子群算法(hybrid particle swarm optimization,HPSO)对卷积神经网络的训练参数进行优选;最后,通过仿真实验对所提方法进行了验证.结果表明,该方法可有效避免复杂的计算以及人工特征提取的盲目性,实现了地磁导航方向适配性分析的自动化,且所提方法的准确率高于传统的BP网络和支持向量机,对地磁导航和航迹规划具有指导意义.     

细胞神经网络与字符特征提取技术研究

首先对细胞神经网络 ( CNN)的基本模型作了简要论述 ,在对连续时间 CNN离散化的基础上 ,将连通单元检测与阴影检测相结合 ,提出了一种基于 CNN文字识别的特征提取技术 ,并进行了计算机的仿真试验 ,得到了良好的结果。