基于生成对抗网络的人脸图像修复

为了有效修复大面积破损的面部图像,通过生成对抗网络,使用解码器-编码器结构的卷积神经网络作为生成模型,增强生成模型的结构信息预测能力,同时引入对抗训练策略优化生成模型。该模型首先训练一个判别模型识别真实图像,再将判别待修复图像输入生成模型后所得到的结果是否真实,从此为生成模型提供优化梯度。结合卷积神经网络的结构信息预测能力和DCGAN对抗策略的优化能力,提高图像补全效果。通过在CeleBA人脸数据集上进行的实验结果表明:该方法在补全大面积破损的图像任务上性能明显优于其他方法。     

二分类判别网络的对抗样本检测

在原始图像数据集中,添加特殊的细微扰动能形成对抗样本,经这类样本攻击的深度神经网络等模型可能以高置信度给出错误输出,然而当前大部分检测对抗样本的方法有许多前提条件,限制了其检测能力.针对这一问题,该文提出一个二分类判别网络模型,通过多层卷积神经网络来提取样本数据的主要特征; 应用特殊的判别目标函数,结合不同程度的噪声数据来训练并优化网络模型,以提高模型检测对抗样本的能力; 模型采用端到端的方式,可直接部署到目标模型的源样本中来检测对抗样本的存在,亦可进行大规模应用.实验结果表明:该模型的检测率优于其他相关模型.     

基于边缘增强生成对抗网络的人脸超分辨率重建

针对对抗生成神经网络在人脸轮廓细节恢复上不够完善的问题,利用人脸图像的结构先验信息提出了一种边缘增强的生成对抗网络人脸超分辨率的重建算法.首先,利用人脸图像及其边缘图像的一致性关系设计一种并行网络提取面部和边缘细节特征;然后,通过特征融合网络获得高分辨率的生成图像;最后,利用判别网络判别生成图像的真伪.在人脸图像数据库上进行的人脸超分辨率重建实验结果表明:提出的边缘增强生成对抗网络能够提升面部细节重建能力,主观和客观评价指标均优于现有的人脸超分辨率算法.     

基于生成对抗网络的医学诊断模型知识蒸馏对抗攻击方法

为了提高医学诊断模型防御攻击的能力,提出了一种基于生成对抗网络的医学诊断模型知识蒸馏对抗攻击方法。首先创建医学对抗攻击端到端训练网络,并以残差网络作为对抗网络架构;其次在生成器特征块中融合扩张卷积块和通道注意力机制,采用马尔可夫判别器改进判别器网络结构;最后利用生成器和判别器组建生成对抗网络,使用对抗样本进行知识蒸馏对抗攻击,以训练医学诊断模型提高识别精度。采用对抗样本对所提对抗方法进行攻击验证,结果表明：本文方法对抗攻击的成功率为92.6%,与所对比的主流方法相比,该方法的成功率提高了20%,生成对抗样本的最大平均差异降低了3.68%,峰值信噪比、结构相似性分别提升了5.07%、20.29%。本文方法解决了医学诊断模型在对抗攻击中难以获取网络结构和参数信息的问题,生成的对抗样本更接近真实样本,网络效果更佳,为辅助医疗模型诊断及模型安全性提供了参考方案。     

基于生成对抗网络的肺结节良恶性诊断算法

针对实性肺结节CT影像数据量少、人工标注耗时耗力等问题,提出一种结合生成对抗网络和集成学习的实性肺结节良恶性计算机辅助诊断方法.首先,使用基于梯度惩罚的生成对抗网络对肺结节CT影像数据集进行扩充,缓解由数据量少、样本类别不均衡导致的模型过拟合.然后,利用卷积神经网络进行CT影像特征提取,并通过主成分分析对深度特征进行降维.最后,联合CT图像特征和有效临床信息,采用集成学习方法构建分类模型预测实性肺结节良恶性.基于多中心临床数据分析表明,相比于传统卷积神经网络模型,所提出方法有更好的预测性能.     

基于情感分析和GAN的股票价格预测方法

股票价格具有非平稳性和波动性特点,且投资者容易受自身情感影响,投资决策行为具有非理性特征,因此股票价格难以预测.针对预测股票价格的卷积神经网络情感分析方法存在文本标记分布不平衡问题,本文提出一种基于情感分析和生成对抗网络的股票价格预测方法.首先,建立金融领域情感词典库;然后,使用基于词典的情感分析方法计算金融文本数据的情感极性和投资者每天的总体情感指数;最后,利用生成对抗网络对股市波动进行预测,其中生成器生成股票序列数据,而判别器采用卷积神经网络对生成数据和真实数据进行区分.该方法能动态地更新股票价格预测结果且误差较小.     

基于循环卷积生成对抗网络的风机齿轮箱故障诊断

风机齿轮箱是风力涡轮传动系统中的关键部分,其故障发生随机、故障样本数量不足,严重影响故障诊断的准确性。针对此问题,提出一种基于循环卷积生成对抗网络的风机齿轮箱故障诊断方法。首先,构建基于循环卷积生成对抗网络的样本生成模型,利用卷积网络和循环网络作为生成器增强样本间的时间相关性;借助Wasserstein距离与梯度惩罚项改进目标函数,并通过博弈对抗机制优化生成器和判别器,提高模型的泛化能力。然后,结合真实样本和生成样本,设计基于堆叠去噪自编码器的故障诊断方法,实现齿轮箱的故障诊断。最后,利用风力涡轮传动系统数据集验证所提出的风机齿轮箱故障诊断方法的性能。结果显示,所提方法能够有效平衡故障样本数据集,进一步提高风机齿轮箱故障诊断的准确率。     

基于图像去噪和图像生成的对抗样本检测方法

针对现有对抗样本检测方法存在检测准确率低和训练收敛速度慢等问题,提出一种基于图像去噪技术和图像生成技术实现的对抗样本检测方法.该检测方法将对抗样本检测问题转换为图像分类问题,无须事先得知被攻击模型的结构和参数,仅使用图像的语义信息和分类标签信息即可判定图像是否为对抗样本.首先,采用基于swin-transformer和vision-transformer实现的移动窗口式掩码自编码器去除图像中的对抗性噪声,还原图像的语义信息.然后,使用基于带有梯度惩罚的条件生成式对抗网络实现的图像生成部分根据图像分类标签信息生成图像.最后,将前两阶段输出的图像输入卷积神经网络进行分类,通过对比完成去噪的图像和生成图像的分类结果一致性判定检测图像是否为对抗样本.在MNIST、GTSRB和CIAFAR-10数据集上的实验结果表明,相比于传统检测方法,本文提出的对抗样本检测方法的平均检测准确率提高6%~36%,F1分数提高6%~37%,训练收敛耗时缩减27%~83%,存在一定优势.     

多生成器生成对抗网络

生成对抗网络(Generative adversarial networks,GAN)广泛应用于各种领域,尤其在图像生成方面.该模型由生成网络与判别网络2部分组成,在无监督的训练方式下,2个网络相互竞争相互提高.然而,GAN在训练时经常出现模式崩溃问题,进而导致模型收敛较慢,生成样本多样性较差.为解决这一问题,在深度卷积神经网络的基础上提出了一种多生成器生成对抗网络模型.该模型包含多个生成网络,每个生成网络均使用残差网络进行搭建,同时在生成网络间引入协作机制,以加快模型获取信息并减少参数量,最后将各生成网络的特征图进行融合得到最终图像输入到判别网络中.GAN在训练过程中还会出现梯度消失、训练不稳定问题.为避免出现这些问题,将Wasserstein距离和梯度惩罚引入模型的损失函数.通过在多个数据集上与多种相关方法进行实验比较,结果表明提出的模型在缓解模式崩溃问题、加快模型收敛速度以及减少参数量上均明显优于其他几种方法.     

基于改进深度卷积生成对抗网络的入侵检测方法研究

针对入侵检测系统因采用的网络攻击样本具有不平衡性而导致检测结果出现较大偏差的问题,文章提出一种将改进后的深度卷积生成对抗网络(DCGAN)与深度神经网络(DNN)相结合的入侵检测模型(DCGAN-DNN),深度卷积生成对抗网络能够通过学习已知攻击样本数据的内在特征分布生成新的攻击样本,并对深度卷积生成对抗网络中生成网络所用的线性整流(ReLU)激活函数作出改进,改善了均值偏移和神经元坏死的问题,提升了训练稳定性。使用CIC-IDS-2017数据集作为实验样本对模型进行评估,与传统的过采样方法相比DCGAN-DNN入侵检测模型对于未知攻击和少数攻击类型具有较高检测率。     

基于生成对抗网络的图像真实噪声去除算法

深度卷积神经网络已被成功应用于图像高斯白噪声的去除。针对去除真实图像噪声的需要,本文提出了一种基于生成对抗网络的去噪算法。生成网络采用U-net结构,并通过嵌入残差密集块以更好地提取图像特征与减少细节丢失。同时,判别网络采用全卷积网络架构来实现图像的像素级分类,以提升判别器性能。此外,设计了一种增强网络结构,以进一步提高去噪图像质量。仿真实验结果表明,该算法视觉效果以及去噪性能指标PSNR、SSIM均优于其他同类算法,能够更有效地恢复图像细节。     

基于生成对抗网络的浮选加药过程建模

针对矿物浮选过程中浮选药剂添加量与泡沫图像特征之间关系复杂且难以准确建模的问题,提出一种基于生成对抗网络的浮选加药过程智能建模方法.利用生成对抗网络的样本对抗思想,通过判别器计算加药过程中泡沫图像变化前后的特征差异,生成器学习到不同药剂添加量情况下的泡沫图像特征.利用工业现场采集的浮选加药数据进行实验验证,结果表明,所提浮选加药过程建模方法能够有效构建加药量和泡沫图像之间的关系,在不同工况下模型得到的加药后泡沫图像特征均与实际的加药后泡沫图像一致.     

基于卷积神经网络的人脸图像隐私保护

针对现有基于深度生成网络模型的人脸图像隐私保护方法无法提供可证明隐私保证、合成图像与原始图像保持语义一致性的问题,提出一种基于卷积神经网络的人脸图像隐私保护方法。该方法首先基于卷积自动编码器和差分隐私实现人脸图像的预训练,对原始人脸图像进行解耦和身份信息的差分隐私保护;然后利用卷积生成对抗网络合成伪图像代替原始图像发布,在保留原始人脸图像的关键特征的基础上,生成与原始图像的关键人脸属性高度匹配的伪图像。该方法可保证合成图像与原始图像语义一致性,并提供可证明的隐私保证。与现有的基于深度生成模型人脸图像隐私方法相比,所提出的方法达到了更好的隐私保护与数据可用性之间的优化权衡。     

基于WGAN和CNN的轴承故障诊断研究

轴承作为机械系统的关键部件,可以解析出整个机械系统的故障信息和健康状态,提出一种基于改进生成对抗网络和卷积神经网络的轴承故障诊断方法.首先通过小波变换将一维轴承振动数据转换为二维时频图像数据;然后经设计的改进生成对抗网络训练轴承的二维图像数据,将达到纳什平衡后生成的数据补充到原始数据中增加轴承样本数据;最后将扩充完成的数据集输入卷积神经网络进行训练.测试结果显示轴承故障诊断平均准确率达94%,验证了故障数据不充足时该方法用于轴承故障诊断的可行性.     

基于改进的卷积神经网络的钢号识别

为获取样本的多样性特征,提出了一种改进的卷积神经网络结构。该网络中引入多层递归神经网络,利用卷积神经网络提取输入图像的浅层特征,同时利用卷积神经网络和递归神经网络并行提取高层特征,最后将两种网络学习到的特征进行融合输入到分类器中分类。利用迁移学习理论解决小样本集数据训练不足的问题,并将这种卷积神经网络结构应用于石油物资管线钢号识别中。实验探究了递归神经网络个数与卷积核个数对网络性能的影响,实验结果表明,改进的网络结构与其它网络进行对比,错误率降低了 3% 。     

卷积神经网络在ECT图像重建上的应用

针对电容层析成像的图像重建精度较低的问题,提出一种基于卷积神经网络的ECT图像重建方法.首先阐述了ECT图像重建的基本原理,并利用COMSOL软件提取了大量的学习样本.然后以Landweber算法的图像重建结果作为初始状态,建立了卷积神经网络模型,并进行网络训练,保存训练完成的网络模型.最后选取样本以外的五种不同流型进行了仿真实验,实验结果表明,利用此算法所获取的重建图像相应指标要比LBP以及Landweber要好很多.所以该图像重建算法是一种有效且精度较高的图像重建算法.     

基于改进的Wasserstein生成对抗网络和深度残差网络的电缆中间接头局部放电缺陷识别

随着“碳达峰、碳中和”目标的明确,我国已有较多风光电场使用铝电缆作为直埋输电电缆,来实现成本的降低和清洁能源的利用。由于铝电缆接头PRPD谱图样本数量有限,导致了训练模式识别的网络识别准确率低、泛化能力差等问题,本文通过设计三种电缆接头典型缺陷,搭建局部放电实验平台,运用改进的Wasserstein生成对抗网络训练样本数据,借以生成更多新的图像数据,进而将生成样本和原始样本同时投入深度残差网络训练,该方法识别准确率达97.82%。与数据扩充前后不同层数深度残差网络和普通卷积神经网络训练的准确率进行比较,证明了该方法能够有效提升基于小样本条件下的识别准确率,对实际工程具有一定指导意义。     

一种基于条件生成对抗网络的高感知图像压缩方法

针对如何获得符合人类视觉感知的压缩图像问题,提出了基于条件生成对抗网络的图像压缩模型(HPIC).在HPIC中,首先利用一个超先验概率模型对原始图像进行编码量化,将条件附加标签和残差模块相结合的生成器用于压缩图像的重建,基于深度卷积神经网络搭建的判别器则用于区分压缩后的图像和真实图像间的差异.损失函数是基于比特率-失真-感知优化理论来设计的,一方面选用基于预训练Inception网络特征值的感知失真指标来实现具有高感知质量的图像压缩重建,另一方面利用生成对抗网络损失来消除压缩伪影,提高压缩精度.实验结果表明,HPIC在比特率-失真-感知三重权衡中取得了较好的平衡,即使目前的常见算法使用两倍于本文算法的比特率,本文算法在所有的感知指标得分上均优于前者,HPIC仍能够实现具有高感知质量的压缩.     

基于改进GAN算法的电机轴承故障诊断方法

提出一种基于改进GAN(生成对抗网络)的滚动轴承故障诊断方法,以振动信号作为主要依据,结合连续小波变换处理非平稳信号的能力和半监督生成对抗网络(semi-supervised generation adversarial networks,SSGAN)处理和识别图像的功能,在半监督生成对抗网络的基础上引入条件模型并对损失函数进行优化,指导生成器和判别器的训练.首次将改进GAN算法应用于故障诊断领域并利用其生成模型和半监督学习能力分别解决了样本数据不足和样本标记问题.实验表明,连续小波变换与改进GAN 结合的故障诊断方法与其他主流诊断方法相比能达到较高准确率.     

基于生成对抗网络去除车辆图像运动模糊模型

提出一种基于生成对抗网络的去除车辆图像运动模糊的网络模型.该模型引入多尺度递归网络作为生成对抗网络的生成器,生成器包含3层网络,每层网络中叠加多层残差块,对模糊图像进行由粗糙到精细的处理,并经由判别器进行判别.利用公开数据集PKU-VD进行实验,实验结果表明,由该模型去除运动模糊后的图像比较清晰,可以分辨细节内容,且峰值信噪比达到29.52,优于常用模型.