一种改进的深度卷积神经网络图像去噪算法

为了更好地去除图像中的噪声,提出了一种改进的深度卷积神经网络(Dncnn)图像去噪算法。针对现有的Dncnn网络参数量大,对Dncnn网络的第2～16层进行了改进,使网络参数量降低1/3后,仍能保持和Dncnn一样的训练效果。在此基础上,对网络底层的低级语义信息和高层的高级语义信息进行了特征融合,使得网络训练更平稳,并能达到更好的训练效果。实验结果表明无论与图像去噪领域公认最好的去噪算法BM3D相比,还是与深度学习领域先进的图像去噪算法Dncnn相比,改进的Dncnn都有更好的表现。     

一种改进的深度卷积神经网络的精细图像分类

精细图像分类不同于传统的图像分类,由于精细图像自身的类间相似性和类内差异性,传统的基于手工特征和局部特征组合方法已经很难完整地表达精细图像的特征,因此提出了一种基于改进的深度卷积神经网络模型.由于深度卷积神经网络结构参数和神经元数量巨大,训练模型困难,所以采用高斯分布对前6层参数初始化,其中激活函数采用校正之后的Relus-Softplus函数,在花卉图像数据库OXford-102 flowers中TOP1准确率达到85.75%,TOP3准确率达到了94.50%.实验结果表明:该模型在中等规模数据集上比传统方法优势明显,且比未改进的CNN模型识别率高.     

基于深度卷积神经网络的DOA估计

针对现有均匀线阵远场窄带非相干多目标估计算法对低信噪比、少快拍情况适应性差、运算复杂度高，以及现有深度学习方法难以有效提取数据复值特征的问题，提出基于深度卷积神经网络的波达方向估计方法。该方法将波达方向估计问题转换为阵列输出协方差矩阵到目标到达角度的逆映射问题，利用阵列输出协方差矩阵的Hermitian特性，提取其上三角阵的实部、虚部及相位特征，构造网络的输入数据，搭建包含三维卷积层的深度卷积神经网络用来提取数据特征，网络的标签对应目标的到达角度，从而实现多个信源的波达方向估计。试验仿真表明:该方法可以充分提取空间特征，提高波达方向估计精度并降低算法复杂度。所提方法在低信噪比、少快拍数的情况下，其估计精度明显优于MUSIC、ESPRIT以及ML算法。     

一种改进的卷积神经网络行人识别方法

针对现有的行人检测算法存在的定位精度低、实时性差的问题,借鉴目标检测的研究成果You Only Look Once(YOLO)算法,提出一种实时的行人检测方法。以Tiny-YOLO为基础,改变网络模型的输入尺寸,获得更好的行人特征表达;结合图像中行人尺寸特点,使用聚类分析方法,对数据集进行目标框聚类,选取适合行人检测的候选框尺寸与数量;通过增加一定数量卷积层的方法重新设计特征提取和目标检测网络;在混合数据集上训练,增强模型泛化性。实验结果表明,在应对不同尺寸行人和部分遮挡情况时,文中方法具有更低的漏检率、更好的定位精度与检测效果,且检测速度可以满足实时性要求。     

基于一种改进的一维卷积神经网络电机故障诊断方法

故障诊断对于保障电机正常运行有着重要意义,卷积神经网络(CNN)对单一电机故障有着良好的诊断效果.然而传统CNN在处理不同尺寸的数据上存在局限性.针对这一问题,提出了一种基于空间金字塔池化和一维卷积神经网络相结合的故障诊断方法与参数优化策略.该方法不仅使网络可以处理不同尺寸的数据,还降低了网络结构的复杂性和所需运算量.所提出的参数优化策略从理论上解决了诊断过程中可能会发生的金字塔池化的尺度失配问题.仿真结果表明,与传统网络相比,所提出的方法提高了网络结构的鲁棒性与泛化能力,可以更加快速准确地实现电机的故障诊断.     

一种基于深度卷积神经网络的车辆颜色识别方法

车辆颜色是车辆中显著而稳定的特征之一,在智能交通系统中具有重要的作用。针对人工设计的特征提取方法难以有效表达复杂环境下车辆颜色特征的问题,本文在AlexNet网络结构基础上,通过调整网络结构、优化网络参数,形成了基于卷积神经网络的车辆颜色识别网络模型。该方法不需要预处理过程,能够自适应地学习车辆颜色特征表示。对常见的车辆颜色进行训练测试的实验结果表明,本文提出的方法应用到车辆颜色识别问题上具有较好的优势。     

一种基于端对端深度卷积神经网络的验证码识别方法

传统验证码识别方法对不同类型的验证码泛化能力和鲁棒性较差。为此,提出一种基于深度卷积神经网络的端对端验证码识别方法。首先,通过并行级联的卷积层构建简易Inception模块,替代Google-net的卷积层,在降低调整参数数量的同时,提高网络对于不同感受野尺度的适应性。同时,采用全局平均池化层替换原全连接层以防止过拟合,提高网络学习效率。其次,在训练过程中,直接利用深度网络的学习能力自动提取和识别验证码图像的字符特征信息,无须对验证码图像进行预分割,可以有效避免因字符分割引起的误差累积问题。通过对谷歌验证码、正方教务系统验证码和京东验证码的测试,结果表明本方法具有更好的泛化能力和鲁棒性,对三类验证码的识别率分别达到96.3%、98.9%和99%,比经典卷积神经网络分别提高3.14%、2.75%和1.14%。     

一种基于场景规则与深度卷积神经网络的行人检测方法

深度卷积网络是解决分类问题的一种有效手段,但行人检测任务并不能通过分类来直接实现.为了在行人检测问题中进一步发挥深度卷积网络的优越分类性能,在实拍场景下,针对平直道路的情况,提出了一种基于摄像机安装位置和摄像机参数的感兴趣区域分割方法,合理利用先验知识和规则,对行人在图像当中可能出现的位置,以及不同位置上行人的尺度大小给出限制,从而系统仅对可能发生危险的区域进行搜索,避免了传统方法中多尺度遍历搜索整副图像的弊端.在此基础上,将危险区域所得的候选目标窗口作为待检测样本传送到构建好的深度卷积网络中进行分类,完成行人检测任务.实验结果表明,所研究的算法在一定距离内达到了预期的检测效果.     

基于卷积神经网络的单幅图像室内物体姿态估计

单幅图像的目标检测和物体姿态估计一直是计算机视觉领域中非常重要的研究内容.利用卷积神经网络对单幅室内场景图像进行研究分析,提出了一种基于卷积神经网络的单幅图像室内物体姿态估计算法.该算法采用直接分类预测的方法来实现物体的姿态估计.通过改进Faster-RCNN网络结构,利用室内场景数据集SUNRGB-D训练网络,实现端到端单幅室内图像目标检测和姿态估计.实验结果表明,该算法目标检测平均准确度为70%,姿态估计结果中平移估计准确度为28%,旋转角度估计准确度为30%.     

一种基于深度卷积神经网络的道路损伤检测研究

基于传统道路损伤检测方法主要通过人工选取特征识别道路损伤,致使检测过程中抗干扰性较差,进而制约道路损伤识别精度的提高.针对这一问题,提出一种基于深度卷积神经网络的道路损伤检测方法.通过引入深度学习算法,利用迁移学习策略,构建稳健的非线性道路损伤识别模型;结合真彩色的道路图像,利用多层卷积神经网络抽取局部损伤区域的高级语义特征,实现复杂背景变化下的道路损伤智能检测.实验结果表明,提出的方法可准确识别道路损伤图像,相比常用方法能显著提高识别准确率.     

基于卷积神经网络的人脸年龄估计方法

针对年龄估计算法中使用单一标签编码方式的问题,提出一种基于高斯分布的标签分布取代原有的编码方式,通过这种方式,一张人脸图像不仅可以用于它本身年龄的学习,也可用于其相邻年龄的学习。设计一种与之相适应的卷积神经网络,通过标签的概率分布与输出的类别概率之间的K-L距离对网络进行训练,网络结构较小,所需训练时间更短,即使在训练图片数量有限的情况下依然能保证较好的准确率。     

深度卷积神经网络的遥感植被检测方法

【目的】植被检测是城市生态研究的重要手段,然而由于遥感图像中植被存在阴影区域、遮挡区域以及色彩上的畸变等,导致当前的植被检测精度较低。基于遥感卫星影像,采用深度学习技术快速有效地检测出城市中的植被区域,为植被资源统计等相关研究提供依据。【方法】选用深度卷积神经网络模型,对高分辨率遥感影像中的植被区域进行检测。对不同的优化器,通过设置不同的卷积核大小,对精度进行对比分析。最后对网络层数进行研究,对设置合适网络层数进行分析,用构造的深度卷积神经网络在实验数据上进行植被区域检测。【结果】利用卷积神经网络处理二维图像时,无需手动提取特征,进行简单少量的预处理后,直接把图像输入到CNN模型中进行训练,即可实现图片的识别分类功能。降低了预处理的难度,同时局部感知和权值共享大幅度地减少了参数量,加快了计算速度。次抽样还能保证图像处理后的平移、旋转、缩放和拉伸的不变性。解决了传统方法计算量和样本量大、结构复杂以及费时的缺点。在采集到的高分辨率紫金山区域的遥感图像中,通过设计的多层卷积神经网络模型对区域中的植被资源进行分析,对比和研究不同的优化器、卷积核和网络层数,植被检测精度达到95.4%,明显高于当前众多植被检测算法。【结论】在深度学习中,目标检测的精度依赖于网络的结构设置,通过对优化器、卷积核以及网络层数进行设定,可以明显提高目标检测效率和精度。     

基于改进的卷积神经网络图像识别方法

当前的图像特征识别大多采用的是传统的机器学习方法与卷积神经网络方法。传统的机器学习对图像识别的研究,特征提取多是通过人工完成,泛化能力不够强。最早的卷积神经网络也存在诸多缺陷,如硬件要求高,需要的训练样本量大,训练时间长。针对以上问题,提出了一种改进的神经网络模型,在LeNet-5模型的基础上并在保证识别率的情况下,简化网络结构,提高训练速度。将改进的网络结构在MINIST字符库上进行识别实验,分析网络结构在不同参量中的识别能力,并与传统算法进行对比分析。结果表明提出的改进结构在当前识别正确率上,明显高于传统的识别算法,为当前的图像识别提供新的参考。     

一种基于深度卷积神经网络的摄像机覆盖质量评价算法

随着视频监控系统的大规模普及,视频监控系统的效用评价成为一个重要的研究课题.当前视频监控系统评价只考虑了摄像机的覆盖率,缺少对摄像机覆盖质量的量化评价.该文提出了一种基于深度卷积神经网络的监控摄像机覆盖质量评价算法.将摄像机覆盖质量评价问题转化为对摄像机所采集视频帧的质量评价问题,探讨了基于视频帧的摄像机覆盖质量等级的分级策略,标注了一个摄像机视频帧质量等级数据集; 设计了一种新颖的多维标签赋值方法,利用深度卷积网络学习鲁棒的视频帧表示,进一步基于支持向量回归机(SVR)学习视频质量回归函数,从而实现对摄像机覆盖质量的鲁棒估计.实验结果表明:该算法能够准确地对监控摄像机的覆盖质量进行自动评测,有效监测了摄像机监控质量的实时变化.     

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。     

基于改进的深度卷积神经网络的人脸疲劳检测

针对疲劳驾驶检测问题,提出一种以softmax损失与中心损失相结合的深度卷积神经网络算法。首先,利用含有方向的梯度直方图(histogram of oriented gridients,HOG)和级联分类器(support vector machine,SVM)算法的Dlib库中预训练的人脸检测器,来检测驾驶员的脸部区域。其次,使用级联回归(ensemble of regression trees,ERT)算法实现脸部68个关键点标定及眼睛和嘴巴的定位。最后,为了优化softmax损失在深度卷积网络分类中出现的类内间距大的问题,加入中心损失函数,提高类间差异性、类内紧密性以及驾驶员脸部疲劳状态识别准确率。在自建测试集和YawDD哈欠数据集中的实验结果显示,该方法能够准确地识别检测驾驶员疲劳表情,平均识别准确率达到98.81%。与传统的疲劳驾驶检测识别方法相比,该方法可以自动进行疲劳特征提取,并且训练准确率、检测识别率及鲁棒性得到提高;与未改进的深度卷积网络相比,检测识别的概率平均提高了约5.09%。     

一种基于改进Softplus激活函数的卷积神经网络模型

为提高Softplus函数在神经网络中的性能,针对Softplus函数的缺点提出了一种基于改进Softplus激活函数的卷积神经网络模型。根据"输出均值接近零的激活函数可以提升神经网络的学习性能"原理,首先对原函数的输出向下平移缓解Softplus激活函数的均值偏移现象;然后对调整后的输出乘以一个参数调整函数在正数部份的坡度和负数部分的饱和点位置,以缓解在训练过程中出现的梯度消失/溢出现象。最后在MNIST、CIFAR-10和CIFAR-100数据集上的实验结果表明,同其它常用激活函数相比,改进后的Softplus函数取得了较好的识别率。     

一种基于卷积神经网络的下肢动作模式识别方法

针对目前下肢动作模式识别技术存在的数据量少、识别率低的问题,提出了一种新的基于卷积神经网络的下肢动作模式识别方法。以下肢步态动作识别为对象,采集无负重平地行走,无负重上/下楼及负重上/下楼5种步态的表面肌电信号（surface electromyography,sEMG）,对sEMG进行特征提取,构建了一种以特征集作为输入的卷积神经网络,并比较了其与另外几种传统分类识别方法的识别准确率和工作特征。实验结果表明,新方法对于5种步态的平均识别准确率大于95%,错误率都低于8%,具有较高的准确性。因此所提方法的输入特征集更能代表预测模型特征,模式识别率更高,可为康复医疗机器人、助力机器人等设备改善下肢运动功能提供参考。