基于MRF与纹理特征的图像深度信息估计

提出了一种基于马尔科夫随机场(MRF)模型与多尺度纹理特征的单幅图像深度信息估计方法,该方法采用了Laws滤波器分别对图像的边缘、梯度、点进行滤波,捕捉二维场景图像中不同尺度的纹理能量以获得深度信息的特征.并根据纹理特征在不同尺度范围的不同值,计算出纹理线索与场景深度间的概率关系,在此基础上,构建MRF概率模型.MRF模型通过分析邻域系统和设计迭代准则很好地描述了纹理特征与场景深度之间的关系,最后通过迭代算法获得二维场景图像的深度信息.实验结果表明,该方法对场景深度信息的提取具有较好的效果,对于二维场景图像的场景结构、空间布局的约束较少,算法鲁棒性好.     

多特征融合的道路场景语义分割算法

为提升道路场景语义分割的性能以及实际应用性,本文将传统的图像处理算法与深度学习技术相结合,提出了一种多特征融合的轻量级道路场景语义分割网络模型。该模型首先利用颜色空间转化、图像均衡化、边缘检测等算法来对图像多种特征信息进行增强;其次,以深度可分离卷积为基本单元搭建高效率特征提取结构,对特征增强后的图像进行信息融合和提取,并结合跳层上采样操作完成初步分割;最后,引入边缘检测支路来对分割图像的目标边界信息进行细化,保障网络高精度分割。通过实验结果表明,所提网络在分割精度、计算效率上得到了较好的平衡,同时,在实际变电站道路场景应用中,该网络也能实现高效语义分割,为巡检机器人提供有效的道路信息。     

融合深度特征与梯度特征的红外目标跟踪算法

由于红外序列图像目标与背景的对比度低,图像的边缘模糊并且灰度级动态范围小,采用何种特征描述目标成为跟踪的关键。深度特征和梯度特征是目前大部分跟踪算法采用的主要特征,然而深度特征提取的目标语义信息关注类间分类(Intra-Class),忽略类内差别,容易受到相似背景(Distractor)干扰;梯度特征作为局部区域特征不易受背景干扰,但不能适应目标的剧烈形变。基于这2种特征的互补性,提出一种融合深度特征和梯度特征的红外目标跟踪算法。深度特征与梯度特征被分别用来表征目标的语义信息与局部结构信息,增强了对任意目标的表征能力;利用不同特征建立的跟踪模型进一步提高了跟踪的鲁棒性。通过建立模型互助机制,利用深度特征跟踪模型与梯度特征跟踪模型的互补性,对目标实施了精准的定位。实验中,选取了最新的红外视频跟踪数据库(VOT-TIR2016)用来验证文中算法的有效性,结果表明：和当今主流跟踪算法相比,算法在精确度上获得了3.8％的提升,在成功率上获得了4.3％的提升,能够有效处理跟踪中相似背景与形变的影响。     

基于深度中心匹配哈希网络的足迹压力图像检索

以赤足足迹压力图像为研究对象,采集了40人的5 230幅赤足足迹压力图像,在具有较低存储消耗的哈希算法基础上,结合深度学习方法设计了一种深度中心匹配哈希(DCMH)网络实现足迹的检索．该网络首先根据足迹压力图像的特点构建深度特征融合模块,提取反映足迹形态结构的全局特征和压力分布的局部特征,并将两种特征进行融合;然后在哈希编码模块通过全连接层将融合后的特征映射为1 024维特征向量,并通过哈希层生成哈希码;在网络优化过程中通过构建深度中心匹配损失函数从而减小哈希码与对应哈希中心之间的距离．深度中心匹配损失函数通过伯努利分布生成哈希中心,设计对数中心损失函数减小同类足迹压力图像数据哈希码与哈希中心的距离,并设计相似性损失函数作为正则化项约束每个批次数据间的相似性关系．通过在40人的赤足足迹压力图像数据上进行图像检索实验,本文算法检索结果的mAP可以达到0.99,优于传统的哈希算法及常用的深度哈希算法,为足迹的进一步的现场应用提供技术支撑．     

基于注意力和反馈机制的HDR视频重建

对基于深度学习的高动态范围(high dynamic range,HDR)重建进行研究,提出一种基于注意力和反馈机制的HDR重建方法.首先,将时间上连续、循环曝光的3张图像作为网络的输入,通过引入注意力模块生成注意力图像,对获取的特征进行自适应的加权,以优化网络的特征提取和减少鬼影现象的出现;然后,将反馈机制引入到网络中,进一步提高特征信息的利用率,优化网络在特征融合和重建方面的性能;最后,在L1损失函数的基础上,考虑色彩相似度损失函数和VGG (Visual Geometry Group)损失函数以增强重建后HDR图像的色彩表现及高频细节.实验结果表明,本方法不仅可获得更好的主观和客观重建质量,而且优于目前存在的主流算法.     

双通道多感知卷积神经网络图像超分辨率重建

基于深度卷积神经网络的单幅图像超分辨率重建取得了显著研究成果.但随着深度卷积神经网络规模的不断扩大,如何降低网络构建难度和计算成本成为一个难点.为此,提出了一种双通道多感知卷积神经网络(DMCN)模型.该模型在两条具有不同卷积核的通道上建立了稠密连接,并构建了带有动态调节能力的层间融合结构.这种结构的设计使得小规模卷积神经网络便能获得图片特征信息的全面感知能力.实验结果表明,DMCN重建效果优于目前多数具有代表性的重建算法.     

基于多源特征增强的交通标志识别方法

针对现实场景中交通标志识别在照明不佳环境下和应对扭曲、旋转、平移等空间变化时准确率较低的问题,在优化亮度、对比度特征的基础上结合图像的空间位置信息,提出一个新颖的基于多源特征增强的交通标志识别方法 .首先设计亮度与对比度增强模块以凸显低照度图像的特征信息,降低低照度图像识别难度.然后结合空间转换单元构建轻量化特征处理网络,通过弱化图像携带的无关信息聚焦数据中的感兴趣区域,有效分离背景噪声的同时也改善了输入数据的空间不变性.最后主分类网络对图像特征图进行细粒度的识别并输出预测的类别标签.实验结果表明：本文提出的模型在公开基准数据集GTSRB上的准确率达到99.52%,能有效解决交通标志现实场景下识别率较低的问题.     

基于多尺度特征融合的属性已知人脸图像超分辨率

卷积神经网络凭借其强大的表征能力,在图像超分辨率任务上取得了许多令人满意的结果。许多基于神经网络的方法采用增加网络深度的方式,存在存储空间消耗多、实用性不强的问题。为解决该问题,该文提出一种基于多尺度特征融合的属性感知人脸图像超分辨率网络。该文借助局部残差模块和逐元素相加的融合方式以减少网络复杂性并提炼出表征能力优秀的多尺度特征。该文构建一个可自适应地融合多尺度特征和人脸先验的属性感知模块,使得网络学习到更丰富的语义信息。该文提出的网络由多个网络子模块级联构成,并通过一个多层次特征融合模块进行共同学习。试验表明：该文方法能取得良好的超分辨率性能,输出更加真实的人脸图像,可以通过调整人脸属性信息进行人脸图像生成效果的操纵。     

基于数据增强的小样本图像分类方法

小样本图像分类训练样本过少,若直接用深度学习的方法对其处理会出现过拟合现象,且存在训练好的模型不能很好的泛化到测试任务上等问题.针对以上问题,提出一种基于数据增强的算法去缓解模型过拟合,并结合深度学习网络wide-ResNet28来提升模型的分类性能.此方法没有引用外部数据对当前任务进行数据扩充,而是借助基类数据的语义先验信息对新类数据的特征进行补充,在形成新的特征分布上进行数据增强.该方法在MiniImageNet和Cub 2个小样本数据集上进行实验,图像特征提取的精确度分别达到83.46%、91.61%,验证了该方法的有效性.     

精细拓扑结构表示与深度特征融合在多目标图像检索中的应用

空间信息表示是增强图像特征表达性能的重要手段,通过空间关系建模与深度学习方法融合可有效提升深度特征的语义特性,从而提升图像检索性能.首先,针对复杂图像的空间关系表示提出了一种新的精细拓扑结构表示模型,该模型不仅具有完备的拓扑描述性能,还提供了两种拓扑不变量的推理算法,使得拓扑不变量可以由表示模型直接推导而不需要繁复的几何计算;其次,基于精细拓扑结构表示模型,提出了有效的拓扑结构相似性度量方法,为空间关系特征表达奠定了基础;最后,进一步结合卷积神经网络,提出融合复杂空间关系特征与深度特征的多目标图像检索方法.实验结果表明,所提出的拓扑结构表示模型在空间查询中具有良好的性能;所提出的图像检索框架取得优于现有方法的精度,并能够有效地结合手工特征与深度特征各自的优势,为提升深度学习方法的可解释性创造了有利条件.     

基于多任务学习的行人重识别特征表示方法

作为一种跨摄像头的检索任务,行人重识别会受到不同相机视角造成的图像样式变化的影响。近年来,许多算法通过神经网络直接从原始输入图片中学习相应特征,虽然这些特征能够很好地描述全局行人,但忽略了许多局部细节信息,在复杂的场景下容易出现误识别。针对此问题,研究了一种基于多任务学习的新的特征表示方法,采用成对输入的孪生网络结构,将局部最大出现特征(local maximal occurrence,LOMO)和深层特征一起送入网络并映射到单一的特征空间中进行训练,形成一种新的网络模型TDFN(traditional and deep features fusion network)。利用神经网络自我学习特性,联合多个任务的损失函数更新网络,使得深层特征学习到更多与手工局部特征互补的细节信息。实验表明,新特征的平均精度mAP和Rank-1精度都优于直接从孪生网络提取的全局描述子。     

基于深度卷积神经网络的水下偏色图像增强方法

针对水下图像在采集和传输过程中存在偏色、 模糊等问题, 提出一种基于深度卷积神经网络的水下偏色图像增强方法, 并给出该方法的收敛性分析. 首先, 在传统U-Net模型的基础上, 构建一种基于偏色图像的卷积神经网络模型, 不断学习输入图像与输出图像的色彩偏差; 其次, 通过引用结构相似性的损失函数, 使增强后的水下图像与输入的水下图像在内容结构细节上保持高度相似. 该方法解决了水下图像偏色、 失真的问题. 通过对大量的真实水下数据集进行验证, 并与其他算法进行对比实验, 实验结果表明, 用该方法增强后的水下图像不仅在视觉效果上得到了有效提高, 同时也保留了原始影像中蕴含的纹理结构, 证明该模型在水下图像增强领域实用性较强.     

利用多颜色空间特征融合方法检测近似目标

以棉花中羊毛、白头发、塑料膜等杂质的检测为应用背景,提出一种利用多颜色空间特征融合方法。该方法构建了颜色特征评价函数,对近似目标在不同颜色空间的特征表现进行评估,从中抽取近似目标的若干最优特征;再利用区域信息相关度权值小波分析算法进行多特征融合,获取近似目标的图像。实验结果表明,融合图像比原始图像及单色空间图像具有较高的图像信息量值,近似目标视觉特征明显增强。此方法为提取与背景特征相近的近似目标提供一条新思路。     

基于MaxEnt生态位模型预测木灵藓科三属植物在新疆的潜在分布区

木灵藓科植物是干旱、半干旱环境中常见的藓类植物,对温度和降水极为敏感.木灵藓科在中国的物种丰富度由东向西增加,在新疆的丰富度较高.木灵藓属(Orthotrichum)、显孔藓属(Lewinskya)、多胞藓属(Nyholmiella)是三个在新疆分布较为广泛的属.预测当前以及未来气候情景下这三个属在新疆的潜在分布范围,将为木灵藓科区系和多样性研究提供一定的参考依据,也能预判未来气候变化对新疆地区木灵藓属的分布影响.该文根据木灵藓属、显孔藓属、多胞藓属在新疆的125个地理采集样点和19个气候因子,运用MaxEnt模型预测了它们适生区,并分析这些气候因素对其分布范围的影响.结果显示：1) AUC值高达0.945,说明该模型能够很好地预测了三个属的适生区范围.Jackknife检验表明,影响三个属分布的主要气候因子为最湿季平均气温以及最干季降雨量,贡献率分别为24.5%、23.9%.2) 该三属主要分布在阿勒泰、塔城、中部天山山脉、哈密、喀什和克州等地区,在和田和巴州也有一定的分布.在21世纪50年代的气候情景下,这些属在阿尔泰和塔城的分布范围将扩大,而在喀什和巴州的则缩小.总体而言,在21世纪70年代的气候情景下,这三个属在新疆的潜在分布区面积比现在的有所缩小.该文以气候因子预测了木灵藓科在新疆当前和未来的潜在分布范围,今后的工作中,将考虑影响苔藓植物生长的地形、植被的类型等,以进一步提高预测结果的准确性.     

多尺度残差注意网络的真实图像复原方法

为了提高基于深度学习网络方法在真实图像上的复原效果,提出了一种基于多尺度残差注意网络的复原方法。将退化图像输入到该模型中,利用浅层特征网络提取原始低质量图像的浅层特征;利用残差注意网络模块提取深层特征信息和通道相关性,使用局部连接和短跳跃连接进行残差学习;将浅层特征、通道相关性以及上下文深层特征信息输入到重构网络,利用具有不同感受野的特征进行图像复原。实验结果表明,相较于其他对比方法,该方法在图像去噪、图像增强和超分辨率等多个任务中获得最优的结果,能够在不引入伪影的情况下生成纹理细节丰富的清晰图像。     

基于多特征融合的图像检索方法

提出了一种综合颜色直方图和彩色共生矩阵相结合的彩色图像检索方法.首先,对彩色图像进行量化,并利用直方图计算图像之间的欧式距离;然后,利用彩色共生矩阵提取图像的纹理特征并计算图像之间的欧式距离;最后,利用综合加权的颜色特征和纹理特征实现图像检索.实验结果表明,与直方图和灰度共生矩阵相比,该方法能较好地满足用户需求,具有较高的检索性能.     

基于深度强化学习的移动机器人视觉图像分级匹配算法

针对传统移动机器人视觉图像分级匹配算法只能完成粗匹配,导致最终匹配精度较低、匹配时间较长等问题,提出一种基于深度强化学习的移动机器人视觉图像分级匹配算法.首先,利用深度强化学习网络结构中的策略网络和价值网络,共同指导浮动图像按正确方向移至参考图像;其次,在粗匹配过程中通过设计奖赏函数,实现颜色特征粗匹配;最后,在粗匹配基础上,利用改进尺度不变特征变换算法提取待匹配的图像局部特征,按相似度进行移动机器人视觉图像分级匹配.实验结果表明,该算法可有效实现图像的粗匹配与精匹配,在不同视角与尺度情况下特征检测的稳定性均较高,匹配精度高、时间短,匹配后的图像质量较好,提高了移动机器人的实际应用效果.     

基于多维度注意力机制和复数Conformer的单通道语音增强方法

为提高被噪声干扰的语音的可理解性和语音质量,针对用于语音增强的深度复数网络对语音复数谱中关键声学特征提取不充分、关联信息建模不合理的问题,提出了基于多维度注意力机制和复数Conformer的单通道语音增强方法(SE-MDACC)。在复数U-Net架构下引入复数Conformer,对语音幅度和相位的相关性进行建模;利用多维度注意力机制,构造更加丰富的特征来增强卷积层的表示能力;在残差连接中加入注意力门控机制强化重构语音的细节信息。实验结果显示,相比于深度复数卷积递归网络,SE-MDACC的客观评价指标语音质量感知评估和短时客观可懂度分别提升15.299％、1.462％,表明SE-MDACC可充分提取语音声学特征并对幅度和相位相关性进行合理建模,有效提升语音质量和可理解性。     

基于深度学习的CT影像肺结节检测

为辅助医生检测大量肺部CT( Computed Tomography) 图像中难以发现的肺结节的问题,提出使用深度U-Net网络对肺部结节进行分割。由于U-Net 网络出自于全卷积网络( FCN: Full Convolution Network) ,特点是端到端,像素到像素,网络对每个像素点进行分类,能将深层特征抽象的特征信息和浅层特征具象的位置信息相结合得到CT 图像的分割掩膜。实验结果表明,该方法对肺结节的检测效果良好。