基于MDCGAN的裂缝样本扩充及识别研究

针对裂缝图像获取困难导致的样本少、传统数据扩充方法提升样本特征空间能力不足等问题,提出了一种基于改进深度卷积生成对抗网络(MDCGAN)的裂缝样本扩充方法。首先对数据集进行预处理,利用滑窗法进行数据降维和清洗;其次优化激活函数,提高生成特征的多样性,同时引入谱归一化进行权重标准化提升网络结构的稳定性,以生成高质量的裂缝数据集;最后,利用改进的Alexnet网络对扩充后的混合样本集进行特征提取并分类识别。结果表明,MDCGAN网络数据增强性能与传统扩充方法相比均有明显提高,适用于扩充裂缝图像。     

基于双通道生成对抗网络的镜片缺陷数据增强

针对小样本条件下深度学习缺陷检测算法识别率较低的问题,提出一种基于双通道生成对抗网络的数据增强方法.由全局鉴别层和局部鉴别层两通道组成生成对抗网络,其中局部鉴别器可以增加缺陷类型的置信度损失,实现对局部信息的增强.采用所提方法在镜片缺陷图像数据集上进行实验.实验结果表明,所提方法的最近邻留一指标、最大均值差异和Wasserstein距离分别达到0.52、0.15和2.81;对于麻点、划痕、气泡和异物的缺陷类型图像,生成的图像质量优于条件生成对抗网络、Wasserstein距离生成对抗网络和马尔科夫判别器.双通道生成对抗网络生成的镜片图像有着多样性的全局信息和高质量的细节特征,可以有效增强镜片缺陷数据集.     

通信特定辐射源识别的多特征融合分类方法

针对通信辐射源个体识别问题,提出了一种基于多通道变换投影、集成深度学习和生成对抗网络的融合分类方法。首先,通过对原始信号进行多种变换得到三维特征图像,据此构建信号的时频域投影以构建特征数据集,并使用生成对抗网络对数据集进行扩充。然后,设计了一种基于多特征融合的双阶段识别分类方法,利用神经网络初级分类器分别对3类特征数据集进行学习,得到初始分类结果。最后,通过叠加融合学习初始分类结果,得到最终的分类结果。实测数据分析结果证明,所提方法相比基于单一特征提取方法和经典多特征提取方法有更高的准确率,使用室外典型场景多径衰落信道模型对辐射源信号进行了处理,所提模型仍可进行有效识别,能够适用于复杂无线信道环境的应用。     

基于DCGAN的数据增强方法

针对深度学习中训练样本数量少，难以满足深度学习需求的问题，提出一种基于深度卷积生成对抗网络（Deep Convolutional Generative Adversarial Networks,DCGAN）的数据增强方法，将深度学习运用于数据增强，利用卷积神经网络（Convolutional Neural Network,CNN）构建生成器与鉴别器网络，引入高斯误差线性单元（Gaussian Error Linear Unit,GELU）作为激活函数。将名人头像数据集（Large-scale CelebFaces Attributes,Celeb A）作为训练样本进行训练。试验结果表明，该网络的鉴别器损失值快速收敛于0附近，生成器损失值快速收敛于3附近，收敛速度较快。网络能够根据学习到的样本数据分布，生成逼真的样本数据，该方法能够有效解决样本数量稀少的问题，实现数据增强。     

少样本条件下SAR目标识别潜力探究

随着深度学习在计算机视觉领域取得令人鼓舞的成果,基于深度学习技术实现对合成孔径雷达（Synthetic Aperture Radar, SAR）图像中时敏目标的分类识别已成为可能,实测SAR图像中时敏目标自动识别应用再次吸引了全球广大学者的目光。受客观条件所限,高质量实测SAR目标样本切片的获取代价大、成本高、数量少,且SAR对成像参数和目标姿态敏感,导致SAR图像面临的少样本条件下的目标识别问题更为突出。本文深度挖掘MSTAR(Moving and Stationary Target Acquisition and Recognition)数据集的目标识别潜力,针对10类SAR图像车辆目标分类识别潜能进行了研究和分析。为衡量不同样本数量条件下SAR目标识别潜能,同时降低对目标样本选取的随机性,提出利用不同数量实测训练样本,生成全角度训练数据集,对参与训练的样本进行规范化和合理化采样处理;将全角度扩充后得到的训练样本集作为标准模板数据集,通过遍历模板数据集,采用似然比相似性度量（Likelihood Ratio Similarity Measure, LiRSM）来衡量目标相似性,利用...     

结合WGAN GP与CNN SVM的滚动轴承故障红外诊断

针对实际工程应用中由于滚动轴承故障状态出现的时间很短而导致数据集不平衡难以采用深度学习算法进行故障诊断的问题,提出了一种基于Wasserstein距离的梯度惩罚生成对抗网络(WGAN GP)和基于支持向量机分类的卷积神经网络(CNN SVM)相结合的滚动轴承故障红外诊断方法。从红外热像图中构建不平衡数据集,通过采用WGAN GP对不平衡数据扩充以达到数据集均衡,之后将CNN SVM模型应用于数据集,提取样本深度特征完成故障分类。实验表明,WGAN GP与CNN SVM相结合的模型在不平衡数据集下表现良好,相较于其他模型有更好的故障诊断能力,并且在故障分类阶段的用时可减少1689以上。     

基于改进DCGAN的汽车冷凝器图像生成方法

深度学习方法在工业产品图像缺陷检测领域取得进展,但是大量的缺陷数据难以收集.针对在生成汽车冷凝器缺陷图像过程中存在生成质量低、无法按缺陷类别生成,模型收敛缓慢等问题,将生成对抗网络应用于缺陷图像的生成,提出了一种基于半监督和自注意力机制的深度卷积生成对抗网络(DCGAN)模型用于生成汽车冷凝器外观缺陷图像.在DCGAN...     

基于改进YOLOv5的动车组关键部件缺陷检测

针对目前动车组(electric multiple units,EMUs) 关键部件缺陷检测模型复杂、小目标漏检率高和检测效率低的问题,提出一种基于改进YOLOv5的缺陷检测方法。该方法在利用生成对抗网络(generative adversarial network,GAN)进行数据增强的基础上,采用轻量级网络MobileNetV3-large对YOLOv5m主干网络进行替换,同时使用深度可分离卷积优化颈部3×3网络结构,以降低模型的参数量和计算量;在改进后的主干网络中引入坐标注意力机制(coordinate attention,CA),以捕获小目标的位置信息和通道信息,增强网络的特征表达能力;对非极大值抑制(non-max suppression,NMS)算法进行优化,融入重叠检测框中心点的位置信息,以提升预测框的定位准确性。在EMUs缺陷数据集上的实验结果表明,本文提出的检测模型相较于YOLOv5m,参数量减少了77%,计算量降低了80.9%,单张图片的检测时间减少了31.7%,平均精度均值(mean average precision,mAP)可达到0.804。另外,在NEU-DET数据集上的实验结果表明,改进后的模型也具有较强的泛化能力。     

基于AttentionGAN的加密流量分类方法

在网络流量分类中，各协议类别之间样本分类不平衡，从而导致训练的模型泛化能力差、识别准确率低。为此，提出了一种在生成对抗网络中添加通道注意力机制的方法（AttentionGAN），来进行数据增强，对样本较少的协议进行扩充。该方法首先将原始流量数据报存储（Packet Capture,PCAP）数据按照流为单位进行切分、填充，并生成灰度图；其次使用AttentionGAN方法对数据集进行扩充；最后在公开数据集ISCX VPN-nonVPN和USTC-TFC2016上使用NIN、LeNet和VGG16模型对原始数据集和平衡后的数据集进行分类测试。实验结果表明，基于AttentionGAN的平衡方法在精确度、召回率、F1这3个指标上均优于过采样（Synthetic Minority Oversampling Technique,SMOTE）、生成对抗网络（Generative Adversarial Networks,GAN）和沃瑟斯坦生成式对抗网络（Wasserstein GAN,WGAN）平衡方法。     

利用生成对抗网络的时频图像去噪和增强处理

针对雷达信号时频图像的去噪和增强问题,提出了利用生成对抗网络二次生成时频图像的方法。首先利用时频分析产生雷达信号的时频图像作为原始数据集1;接着利用生成对抗网络对数据集1进行学习之后生成新的数据集2,数据集2相对于数据集1拥有着去噪和增强的效果;最后提取时频图像奇异值特征检验生成的数据集2的有效性。对6种常见的雷达信号的时频图像进行了仿真实验,结果证明了该方法在时频图像去噪和增加样本多样性方面是有效的。     

基于DAWGAN-GP的磁共振图像重构方法研究

本文提出了一种基于改进Wasserstein生成式对抗网络（De-aliasing Wasserstein Generative Adversarial Network with Gradient Penalty,DAWGAN-GP）的磁共振图像重构算法,该方法利用Wasserstein生成式对抗网络代替传统的生成式对抗网络,并结合梯度惩罚的方法提高训练速度,解决WGAN收敛缓慢问题.此外,为了有更好的重构效果,我们将感知损失,像素损失和频域损失引入至损失函数中进行网络训练.实验结果表明,对比现有的基于深度学习的磁共振图像重构算法,基于DAWGAN-GP的磁共振图像重构方法具有更好的重构效果,可获得更高的峰值信噪比（Peak Signal to Noise Ratio,PSNR）和更好的结构相似性（Structural Similarity Index Measure,SSIM）.     

样本限制场景下金属板带材表面缺陷分类研究

深度学习在金属板带材表面缺陷检测中取得良好的检测效果,但随着网络层数的增加 ,针对较小样 本的金属板带材表面缺陷数据集训练数据容易出现过拟合现象的问题,为此将残差网络与迁 移学习结合提出 了一种融合多层次缺陷特征的图像分类算法。该算法采用残差网络模块逐层提取金属表面缺 陷特征,获得丰 富的位置信息和语义信息缺陷特征的特征图,后续利用分类网络基于该融合特征图得到最终 分类结果,同时 对特征提取网络进行迁移学习,增加网络泛化能力,优化分类精度。利用钢带表面缺陷检测 数据集评估本文 算法性能,实验结果表明,提出的算法具有较好的分类效果,优于其他缺陷分类算法,分类 准确率可达到 99.07%,同时本文所提算法具有良好的抗噪性和泛化性,在金属板带材表面缺陷智能检测中 具有较好的应用价值。     

Deep quality assessment toward defogged aerial images

In order to improve the visual appearance of defogged of aerial images, in this work, a novel defogging algorithm based on conditional generative adversarial network is proposed. More specifically, the training process is carried out through an end-to-end trainable deep neural network. In detail, we upgrade the traditional adversarial loss function by incorporating an L1-regularized gradient to encode a rich set of detailed visual information inside each aerial image. In practice, to our best knowledge, existing image quality assessment algorithms might have deviation and supersaturation distortion on aerial images. To alleviate this problem, we leverage a random forest classification model to learn the mapping relationship between aerial image features and the quality ranking results. Subsequently, we transform the objective of defogged image quality assessment into a classification problem. Comprehensive experimental results on our compiled fogged aerial images quality data set have clearly demonstrated the effectiveness of our proposed algorithm.     

基于GAN和CNN-ELM的监控图像智能修复及检测方法

针对目前石化危险品装车过程中海量监控视频图像人为处理效率低下、模糊图像识别率低等问题,提出一种基于生成式对抗网络(GAN)和卷积神经网络(CNN)与极限学习机(ELM)相结合的监控模糊图像智能修复及检测方法.首先,使用深度学习网络作为 目标检测框架,利用GAN网络中生成器与判别器间的零和博弈对模糊图像进行复原,得到清晰完整的作业图像;其次,利用CNN自适应学习图像特征的能力,对修复后的图像进行自主特征提取;最后,将提取的图像特征输入ELM分类器中进行目标识别与分类,判断作业过程是否存在违规行为.试验结果表明:所提方法图像修复速度快,视觉效果自然,且目标识别准确率高,具有很好的泛化能力.     

基于生成对抗网络的无监督域适应分类模型

生成适应模型利用生成对抗网络实现模型结构,并在领域适应学习上取得了突破.但其部分网络结构缺少信息交互,且仅使用对抗学习不足以完全减小域间距离,从而使分类精度受到影响.为此,提出一种基于生成对抗网络的无监督域适应分类模型（Unsupervised Domain Adaptation classification model based on GAN,UDAG）.该模型通过联合使用生成对抗网络和多核最大均值差异度量准则优化域间差异,并充分利用无监督对抗训练及监督分类训练之间的信息传递以学习源域分布和目标域分布之间的共享特征.通过在四种域适应情况下的实验结果表明,UDAG模型学习到更优的共享特征嵌入并实现了域适应图像分类,且分类精度有明显提高.     

基于WGAN-GP的微多普勒雷达人体动作识别

针对人体动作识别微多普勒雷达数据量有限的问题,本文提出基于梯度惩罚的沃瑟斯坦生成对抗网络(WGAN-GP)进行雷达数据增强,实现深度卷积神经网络(DCNN)在样本数量较少时可以得到有效训练。首先对人体各种动作的线性调频连续波雷达回波数据进行预处理得到微多普勒时频谱图像,然后采用WGAN-GP进行时频谱图像数据增强,最后利用生成的图像对DCNN进行训练。实验结果表明使用WGAN-GP可以有效解决雷达数据不足的问题,从而提高DCNN人体动作识别准确率。     

基于半监督学习生成对抗网络的人脸还原算法研究

基于大量训练样本生成高置信度图像的生成对抗网络研究已经取得一些成果,但是现有的研究只针对已知训练样本进行图像生成,而未将训练的参数用于训练样本之外的图像生成。该文设计了一种改进的生成对抗网络模型,在已有网络的基础上增加一个还原层,使得测试图像可以通过改进的对抗网络生成对应的高置信度图像。实验结果表明,改进的生成对抗网络参数可以应用到训练集之外的普通样本。同时本文改进了生成模型的损失算法,极大地缩短了网络的收敛时间。     

基于数据增强和特征嵌入的自动调制识别

基于端到端的深度学习模型已经被广泛应用于自动调制识别。现有的深度学习方案大多数依赖于丰富的样本分布,而大批量的标记训练集通常很难获得。提出了一种基于数据驱动和选择性核卷积神经网络(Convolutional Neural Network,CNN)的自动调制识别框架。首先开发深度密集生成式对抗网络增强5种调制信号的原始数据集;其次选择平滑伪Wigner-Ville分布作为信号的时频表示,并将注意力模块用于聚焦时频图像分类中的差异区域;最后将真实信号输入轻量级卷积神经网络进行时间相关性提取,并融合信号的时频特征完成分类。实验结果表明,所提算法提高了在低信噪比情况下的识别精度,表现出较强的鲁棒性。     

基于生成对抗网络的舰船辐射噪声分类方法研究

基于机器学习的舰船目标识别近年来已成为水声信号处理领域的一个重要研究方向,但水声目标信号的获取困难,样本量不足和不均衡的问题很容易导致目标分类模型的识别效果不佳。该文提出一种基于条件卷积生成对抗网络的船舶噪声数据分类方法,该方法利用生成对抗学习理论,生成相比于传统数据增强算法非线性特征更强,特征差异更丰富的伪DEMON调制谱数据来缓解训练样本量不足的问题。之后将传统生成对抗网络中的全连层输出替换成更善于解决小样本问题集成分类器,从而降低分类器对于数据量的依赖程度,进一步提高分类模型性能。最终由基于真实样本的实验结果表明,相比于传统数据增强算法和卷积生成对抗网络,该文方法能够更有效提高在样本不足条件下的模型的分类性能。