基于生成式对抗网络的遥感图像半监督语义分割

高分辨率遥感图像的语义分割问题是目前遥感图像处理领域中的研究热点之一。传统的有监督分割方法需要大量的标记数据,而标记过程又较为困难和耗时。针对这一问题,提出一种基于生成式对抗网络的半监督高分辨率遥感图像语义分割方法,只需要少量样本标签即可得到较好的分割结果。该方法为分割网络添加全卷积形式的辅助对抗网络,以助于保持高分辨率遥感图像分割结果中的标签连续性;更进一步,提出一种新颖的能够进行注意力选择的对抗损失,以解决分割结果较好时判别器约束的分割网络更新过程中存在的难易样本不均衡问题。在ISPRS Vaihingen 2D语义标记挑战数据集上的实验结果表明,与现有其它语义分割方法相比,所提出方法能够较大幅度地提高遥感图像的语义分割精度。     

基于CNN的SAR图像目标和场景分类算法

随着合成孔径雷达（Synthetic Aperture Radar, SAR）成像技术的发展和SAR图像数据的急剧增加,SAR图像解译技术成为了当前的研究热点。针对SAR图像的目标和场景分类问题,提出了一种改进的基于卷积神经网络的图像分类算法。为克服卷积神经网络训练过程中因数据量不足而出现的过拟合问题,采用数据增强人工增加训练样本的大小;针对高层卷积层参数过多的问题,采用一种多尺度卷积模块替代高层的卷积层;在输出层采用卷积和全局均值池化的组合替代传统的全连接层,大幅度减少了网络参数。网络训练阶段,通过误差反向传播来更新网络参数。针对MSTAR数据集和高分辨率的机载SAR图像分别进行目标及场景分类,实验结果表明该算法实现了较好的分类性能。     

基于深度卷积神经网络和多核学习的遥感图像分类方法

为解决传统遥感图像分类方法特征提取过程复杂、特征表现力不强等问题,该文提出一种基于深度卷积神经网络和多核学习的高分辨率遥感图像分类方法。首先基于深度卷积神经网络对遥感图像数据集进行训练,学习得到两个全连接层的输出将作为遥感图像的两种高层特征;然后采用多核学习理论训练适合这两种高层特征的核函数,并将它们映射到高维空间,实现两种高层特征在高维空间的自适应融合;最后在多核融合特征的基础上,设计一种基于多核学习-支持向量机的遥感图像分类器,对遥感图像进行精确分类。实验结果表明,与目前已有的基于深度学习的遥感图像分类方法相比,该算法在分类准确率、误分类率和Kappa系数等性能指标上均有所提升,在实验测试集上3个指标分别达到了96.43%, 3.57%和96.25%,取得了令人满意的结果。     

基于联合卷积分析与合成稀疏表示的遥感图像分量替换融合方法

针对遥感图像融合中传统分量替换方法光谱失真严重问题,提出了一种基于联合卷积分析与合成稀疏表示的改进分量替换融合方法.与传统分量替换方法不同,该方法旨在改进融合过程中空间细节信息提取和注入策略,以生成具有更高光谱与空间质量的遥感图像.首先利用联合卷积分析与合成稀疏表示算法分别对强度分量和直方图匹配后的全色图像进行分解,获...     

基于级联卷积神经网络的大场景遥感图像舰船目标快速检测方法

针对大场景遥感图像舰船目标的快速检测问题,该文设计了一种级联型卷积神经网络检测框架。该检测框架由目标预筛选全卷积网络(P-FCN)和目标精确检测全卷积网络(D-FCN)两个全卷积网络级联而成。P-FCN是一个轻量级的图像分类网络,负责对大场景图像中可能的舰船区域进行快速预筛选,其层数少、训练简单,候选框冗余较少,能够减少后续网络的计算负担;D-FCN是一个改进的U-Net网络,通过在传统U-Net结构中加入目标掩膜和舰船朝向估计层以进行多任务的学习,实现任意朝向舰船目标的精细定位。该文分别使用TerraSAR-X雷达遥感图像和从91卫图、DOTA数据集中获得的光学遥感图像对算法进行了测试,结果表明该方法的检测准确率分别为0.928和0.926,与传统滑窗法相当,但目标检测时间仅为滑窗法的1/3左右。该文所提的级联型卷积神经网络检测框架在保持检测精度的前提下能显著提高目标检测效率,可实现大场景遥感图像中舰船目标的快速检测。      

基于双通道深度密集特征融合的遥感影像分类

为了提高遥感图像场景分类中特征有效利用率,进而提高遥感影像分类精度,采用基于双通道深度密集特征融合的遥感影像分类方法,进行了理论分析和实验验证。首先通过构建复合密集网络模型, 分别提取图像卷积层特征和全连接层特征;然后为挖掘、利用图像深层信息,通过视觉词袋模型将提取的深层卷积层特征进行重组编码,捕获图像深层局部特征;最后采用线性加权方式将局部和全局特征融合、分类。结果表明,选用数据集UC Merced Land-Use和NWPU-RESISC45进行实验,取得的分类精度分别为93.81%和92.62%。该方法充分利用局部特征和全局特征的互补性,能实现图像深层信息的充分利用和表达。     

一种改进的高分辨率遥感图像语义分割模型

本文针对高分辨率遥感图像的特点,设计了一种端到端的语义分割网络结构模型,高分辨率遥感图像可得到两种图像数据,采用resnet网络对两种图像的特征分别进行提取,并在不同的特征层上进行数据融合,在网络结构的设计中引入了空间位置注意力模块和通道注意力模块,并对底层特征使用不同扩张率的空洞卷积神经网络进行多尺度融合,得到一种新的高分辨率遥感图像语义分割模型,通过对最终的预测性能分析,相比FCN、Unet、Segnet、DeeplabV3+等流行的语义分割模型,该模型在高分辨率遥感图像的预测中具有一定的优势。     

一种改进的全卷积神经网络多聚焦图像融合研究

针对目前多聚焦图像领域算法研究的不足,提出改进的全卷积神经网络多聚焦图像融合算法.和以往的全卷积神经网络模型相比,改进的网络模型更加轻便、网络层级更少.将传统算法鲁棒主成分分析法运用于图像特征提取,在网络特征提取部分采用更小的网络结构,在达到提取更多特征信息的目的的同时减少了网络层级;全连接层与全卷积层的转换通过softmax层对图像进行分类,最后通过设置分类器防止像素点样本偏移,大大提升了运算速率.经过多组实验的彩色灰色数据集验证,改进的融合算法与目前多聚焦图像融合的卷积神经网络算法相比,融合速度大大提升,更具有实际应用率,融合质量也有相应提升,说明此算法相比其他算法更具运用价值.     

基于压缩卷积神经网络的图像超分辨率算法

为了有效提高深度图像的分辨率,文中借鉴经典SqueezeNet网络结构,提出一种基于Fire Module的卷积神经网络模型。该算法实现了直接从低分辨率图像到高分辨率图像的映射和转化,其中Fire Module作为网络的非线性映射模块,在减少参数的同时可学习图像的深层特征。为了避免插值预处理,在网络的输出层引入反卷积层,实现3倍上采样和高分辨率图像的输出。实验表明,采用该基于Fire Module的卷积神经网络模型的反卷积算法得到的超分辨率图像细节更加丰富,客观指标PSNR值和SSIM值的评价也明显优于其他算法。     

改进的全卷积神经网络的脑肿瘤图像分割

针对现有机器学习算法分割脑肿瘤图像精度不高的问题,提出一种基于改进的全卷积神经网络的脑肿瘤图像分割算法。算法首先将FLAIR、T2和T1C三种模态的MR脑肿瘤图像进行灰度归一化,随后利用灰度图像融合技术得到肿瘤信息更加全面的预处理图像;然后采用融合三次脑肿瘤特征信息的改进全卷积神经网络对预处理图像进行粗分割,并且在每个卷积层后加入批量正则化层以加快网络训练的收敛速度,提高训练模型精度;最后融合全连接条件随机场细化粗分割结果中的脑肿瘤边界。实验结果表明,相较于传统的卷积神经网络脑肿瘤图像分割算法,本算法在分割精度和稳定性上有了较大提升,平均Dice可达91.29%,实时性较好,利用训练模型平均1s内可完成单张脑肿瘤图像的分割。      

基于全卷积神经网络的SAR图像目标分类

近年来,卷积神经网络(Convolutional Neural Network,CNN)在合成孔径雷达(Synthetic Aperture Radar,SAR)图像目标分类中取得了较好的分类结果。CNN结构中,前面若干层由交替的卷积层、池化层堆叠而成,后面若干层为全连接层。全卷积神经网络（All Convolutional Neural Network, A-CNN）是对CNN结构的一种改进,其中池化层和全连接层都用卷积层代替,该结构已在计算机视觉领域被应用。针对公布的MSTAR数据集,提出了基于A-CNN的SAR图像目标分类方法,并与基于CNN的SAR图像分类方法进行对比。实验结果表明,基于A-CNN的SAR图像目标分类正确率要高于基于CNN的分类正确率。     

Novel shrinking residual convolutional neural network for efficient accurate stereo matching

For stereo matching based on patch comparing using convolutional neural networks (CNNs), the matching cost estimation is highly dependent on the network structure, and the patch comparing is time consuming for traditional CNNs. Accordingly, we propose a stereo matching method based on a novel shrinking residual CNN, which consists of convolutional layers and skip-connection layers, and the size of the fully connected layers decreases progressively. Firstly, a layer-by-layer shrinking size model is adopted for the full-connection layers to greatly increase the running speed. Secondly, the convolutional layer and the residual structure are fused to improve patch comparing. Finally, the Loss function is re-designed to give higher weights to hard-classified examples compared with the standard cross entropy loss. Experimental results on KITTI2012 and KITTI2015 demonstrate that the proposed method can improve the operation speed while maintaining high accuracy.     

基于全卷积网络的红外弱小目标检测算法

在小天体探测、导弹制导和战场侦察等航空航天领域,由于目标信号较弱,占有像素数少,缺少目标形状和纹理信息,使用手工特征提取的传统算法容易出现大量虚警,而拥有强大特征提取能力的深度学习算法无法对微小且缺乏轮廓信息的目标训练。本文采用了滑动窗口取样训练,它源自基于人类视觉特性的传统目标检测算法中嵌套结构的思想,设计了一种使用递归卷积层的全卷积网络,在不增加额外训练参数的情况下,扩展了模型的网络深度,该网络的并行卷积结构的多个分支网络模拟了传统算法的多尺度操作,有利于在复杂环境中增强目标和背景之间的对比度,并且设计使用了多种损失函数的组合,以对抗正负样本严重不平衡的问题。实验结果表明:该方法实现了比传统方法更好的检测效果,为此领域的研究者们提供了一个新的思路和解决途径。     

基于特征融合卷积神经网络的FMCW雷达人体动作识别

针对微多普勒特征识别人体动作的局限性,基于调频连续波( Frequency Modulated Continuous Wave,FMCW)雷达采用深度学习方法对人体动作识别,提出了一种特征融合卷积神经网络结构.利用FMCW雷达采样的人体动作回波数据分别构建出时间-距离特征和微多普勒特征图,将这两种特征图作为输入数据分别...     

基于卷积循环网络与非局部模块的语音增强方法

现有的深度神经网络语音增强方法忽视了相位谱学习的重要性,从而造成增强语音质量不理想。针对这一问题,文中提出了一种基于卷积循环网络与非局部模块的语音增强方法。通过设计一种编解码网络,将语音信号的时域表示作为编码端的输入进行深层特征提取,从而充分利用语音信号的幅值信息以及相位信息。在编码端和解码端的卷积层中加入非局部模块,在提取语音序列关键特征的同时,抑制无用特征,并引入门控循环单元网络捕捉语音序列间的时序相关性信息。在ST-CMDS中文语音数据集上实验结果表明,与未处理的含噪语音相比,使用文中方法生成的增强语音质量和可懂度平均提升了61%和7.93%。     

基于迁移学习的红外图像超分辨率方法研究

针对红外图像空间分辨率低、成像质量不高的问题,提出了基于迁移学习的红外图像超分辨率方法。该方法以基于卷积神经网络的自然图像超分辨率方法为基础进行改进:增加网络的层数进行更深层次的学习训练,串联多层小的卷积核使其能够利用更多的图像信息,以“相差图”为目标进行训练,减小网络训练时间,提升网络收敛速度;利用迁移学习知识,再以少量高质量红外图像为目标样本,对自然图像超分辨率的网络进行二次训练,将网络权重经过微调后迁移应用到红外图像的超分辨率上。实验结果表明:基于卷积神经网络的超分辨率方法能够有效迁移应用到红外图像的超分辨率上,且改进后的网络具有更好的自然及红外图像的超分辨率性能,验证了本文所提方法的有效性及优越性。     

一种基于模糊分类网络的卷积码解码方法

本文提出一种基于模糊神经分类网络的卷积码译码方法，把译码工作转换为网络的分类工作。网络按照卷积码的编码方式由聚类自动生成，并且在网络中使用逻辑算子，因而网络的训练速度非常快，只需一次或几次迭代。而且对每个隐节点均定义了模糊隶属度函数，借以增加网络的联想能力，从而提高网络的纠错能力。在小约束度情况下，我们测试了该算法的性能，并与Ｖｉｔｅｒｂｉ算法的性能进行了比较。     

改进的超分辨率图像重建算法

针对超分辨率卷积神经网络(SRCNN)卷积层较少、训练时间长、不易收敛且表达和泛化能力受限等问题,提出了一种残差反卷积SRCNN(RD-SRCNN)算法。首先利用不同大小的卷积核进行卷积操作,以更好地提取低分辨率图像中的细节特征;然后将获取的图像特征输入由不同大小卷积核构成的卷积层和指数线性单元激活层组成的残差网络,并通过短路径连接各个特征提取单元,以解决梯度消失、实现特征重用、减少网络冗余;最后,通过加入反卷积层增大感受野,得到清晰的高分辨率图像。实验结果表明,RD-SRCNN算法在视觉和客观评价标准上均取得了较好的效果。     

一种用于语音增强的卷积门控循环网络

为了充分利用含噪语音特征来提高语音增强网络的性能,基于含噪语音在时间和频率两个维度上的相关性,本文结合卷积神经网络的局部特征提取能力和门控循环单元的长期依赖建模能力,设计了一种适用于语音增强的卷积门控循环网络.该网络采用卷积网络结构代替全连接网络结构来改进门控循环单元中的特征计算过程,从而能够更好地保留含噪语音特征中的时频结构信息.实验结果表明,与其它语音增强网络相比,本文网络在语音成分的保留和噪声成分的抑制上具有明显优势,增强后语音具有更好的语音质量和可懂度.     

一种基于视觉感知的舰船目标智能化识别方法

为有效识别视觉系统采集的可见光图像中的舰船目标,提出了基于YOLO（You Only Look Once）网络模型改进的10层的卷积神经网络（Convolutional Neural Network,CNN）用于水面舰船目标的智能识别,通过反卷积的方法可视化CNN中不同卷积层提取到的舰船目标特征。按照传统目标识别方法提取了舰船目标的四类典型人工设计特征,将所提CNN的舰船目标识别结果与YOLO网络模型及四类人工设计特征结合支持向量机用于舰船目标识别的结果进行比较。实验结果表明,与YOLO网络模型相比,综合精确率、召回率和效率3个舰船目标识别的性能指标,改进后的CNN性能更好,从而验证了所提方法的有效性。不同数据量下采用典型特征识别舰船目标与基于深度CNN识别舰船目标的识别结果比较说明了不同类型目标识别算法的优劣势,有利于推动综合性视觉感知框架的构建。