基于改进循环生成式对抗网络的图像风格迁移

图像间的风格迁移是一类将图片在不同领域进行转换的方法。随着生成式对抗网络在深度学习中的快速发展,其在图像风格迁移领域中的应用被日益关注。但经典算法存在配对训练数据较难获取,生成图片效果差的缺点。该文提出一种改进循环生成式对抗网络(CycleGAN++),取消了环形网络,并在图像生成阶段将目标域与源域的先验信息与相应图片进行纵深级联;优化了损失函数,采用分类损失代替循环一致损失,实现了不依赖训练数据映射的图像风格迁移。采用CelebA和Cityscapes数据集进行实验评测,结果表明在亚马逊劳务平台感知研究(AMT perceptual studies)与全卷积网络得分(FCN score)两个经典测试指标中,该文算法比CycleGAN, IcGAN, CoGAN, DIAT等经典算法取得了更高的精度。     

基于生成对抗网络的风景图像彩墨风格迁移

图像风格迁移指在图片内容语义固定的情况下，将一张图片的风格迁移至另一种风格。目前已经有许多关于图像风格化的研究，但针对某一特定的艺术风格进行迁移依然存在训练时间过长、训练样本不足、泛化能力不强等问题。根据领域现状，文中针对传统绘画彩墨风格进行了研究，并采用了生成对抗网络模型，结合彩墨画绘制的原理，在不采用大量训练数据的基础上，增强了训练图像特征。另外，参考水墨画的生成方法，实现了将风景照片向彩墨画迁移。并对比分析了其它风格迁移方法在风景图彩墨画风格实现上的结果，实验证明文中的方法具有更好的彩墨画风格迁移效果。     

基于特征解耦的无监督水下图像增强

水介质的吸收和散射特性致使水下图像存在不同类型的失真,严重影响后续处理的准确性和有效性。目前有监督学习的水下图像增强方法依靠合成的水下配对图像集进行训练,然而由于合成的数据可能无法准确地模拟水下成像的基本物理机制,所以监督学习的方法很难应用于实际的应用场景。该文提出一种基于特征解耦的无监督水下图像增强方法,一方面,考虑获取同一场景下的清晰-非清晰配对数据集难度大且成本高,提出采用循环生成对抗网络将水下图像增强问题转换成风格迁移问题,实现无监督学习;另一方面,结合特征解耦方法分别提取图像的风格特征和结构特征,保证增强前后图像的结构一致性。实验结果表明,该方法可以在非配对数据训练的情况下,能够有效恢复水下图像的颜色和纹理细节。     

生成对抗网络的发展与挑战

生成对抗网络（Generative adversarial network, GAN）由生成模型和判别模型构成,生成模型获取真实数据的概率分布,判别模型判断输入是真实数据还是生成器生成的数据,二者通过相互对抗训练,最终使生成模型学习到真实数据的分布,使判别模型无法准确判断输入数据的来源。生成对抗网络为视觉分类任务的算法性能的提升开辟了新的思路,自诞生之日起至今已经在各个领域产生了大量变体。本文的主要内容包括：生成对抗网络的研究现状、应用场景和基本模型架构,并列举了生成对抗网络本身所存在的弊端;从网络架构、损失函数和训练方式这三方面对生成对抗网络的各种主要典型发展进行归纳;详细总结和分析了生成对抗网络在人脸图像生成和编辑、风格迁移、图像超分辨率、图像修复,序列数据生成、视频生成等各个应用领域的算法以及对应算法的优缺点;介绍了生成对抗网络的常用评价指标并且分析了这些指标的适用场景和不足之处;最后从多个方面对生成对抗网络所面临的挑战进行了讨论,并指出了对其可能的改进方向。     

基于变分模型的英汉翻译系统设计

对抗神经机器翻译方法是目前机器翻译算法的研究热点。传统对抗神经网络模型的翻译精度依赖大量语料数据集,模型训练需要耗费大量时间,在语料匮乏的情况下模型翻译质量较差。文中针对传统对抗神经网络机器翻译算法的不足,将变分算法和对抗神经网络相结合,并对语料数据进行训练。实验结果表明,文中建立的变分对抗神经网络翻译BLEU值相较于传统翻译算法有较为明显的提升;在训练语料数量匮乏时,模型BLEU值相较其他算法也有显著提升。说明文中提出的算法模型可以有效缩短数据的训练时间,提升数据的训练精度,改善句子的翻译质量。     

红外目标检测网络改进半监督迁移学习方法

针对红外数据集规模小,标记样本少的特点,提出了一种红外目标检测网络的半监督迁移学习方法,主要用于提高目标检测网络在小样本红外数据集上的训练效率和泛化能力,提高深度学习模型在训练样本较少的红外目标检测等场景当中的适应性。文中首先阐述了在标注样本较少时无标注样本对提高模型泛化能力、抑制过拟合方面的作用。然后提出了红外目标检测网络的半监督迁移学习流程:在大量的RGB图像数据集中训练预训练模型,后使用少量的有标注红外图像和无标注红外图像对网络进行半监督学习调优。另外,文中提出了一种特征相似度加权的伪监督损失函数,使用同一批次样本的预测结果相互作为标注,以充分利用无标注图像内相似目标的特征分布信息;为降低半监督训练的计算量,在伪监督损失函数的计算中,各目标仅将其特征向量邻域范围内的预测目标作为伪标注。实验结果表明,文中方法所训练的目标检测网络的测试准确率高于监督迁移学习所获得的网络,其在Faster R-CNN上实现了1.1%的提升,而在YOLO-v3上实现了4.8%的显著提升,验证了所提出方法的有效性。     

基于多尺度梯度的轻量级生成对抗网络

随着生成对抗网络研究的推进，网络模型的计算量急剧增加，其自身的训练不稳定问题依然存在，生成图像的质量也有待提升。为解决以上问题，文中提出一种轻量级生成对抗网络模型，引入多尺度梯度结构解决训练不稳定的问题。通过融合自注意力机制和动态卷积的思想，利用循环模块和图像增强模块，在保持较少参数的前提下提高模型的学习能力。对文中所提算法进行验证，实验结果表明该算法在CelebA数据集上的IS(Inception Score)值为2.75,FID(Fréchet Inception Distance)值为70.1,在LSUN数据集上的IS值为2.61, FID值为73.2,相比SAGAN、DCGAN等经典模型性有所提高，验证了该算法可行性和性能。     

结合强监督学习和生成对抗网络的图像去雾

针对现有去雾算法的复原图像易出现颜色失真与细节丢失问题,提出了一种基于改进循环生成对抗网络(cycle-consistent generative adversarial networks,CycleGAN)的端到端图像去雾方法,并无需依赖于大气散射模型的约束。网络生成器整体采用Encoder-Decoder架构,同时为有效学习有雾图像与清晰图像间的映射关系,在训练优化目标中结合图像自身属性构建了增强的高频损失与特征损失函数,实现对不同数据域的特征鉴别并进一步保证图像纹理结构。此外为约束复原图像与真实清晰图像颜色的一致性,提出了二阶段学习策略。首先通过非配对数据集对改进CycleGAN进行弱监督训练学习,然后于第二阶段利用部分成对数据集以强监督方式训练正向生成网络,在提高去雾网络稳定性的同时,使复原效果更接近于真实清晰图像风格。实验结果表明,所提去雾方法的峰值信噪比(peak signal to noise ratio,PSNR)和结构相似性(structural similarity,SSIM)指标值相比同类CycleGAN算法分别提升了12.43%与5.53%,并且同其他方法在视觉效果与量化指标的对比结果中也验证了其性能的有效性。     

一种基于伪标签的半监督少样本学习模型

如何将带有大量标记数据的源域知识模型迁移至带有少量标记数据的目标域是少样本学习研究领域的热点问题.针对现有的少样本学习算法在源域数据与目标域数据的特征分布差异较大时存在的泛化能力较弱的问题,提出一种基于伪标签的半监督少样本学习模型FSLSS（Few-Shot Learning based on Semi-Supervised）.首先,利用pytorch深度学习框架建立一个关系型深度学习网络,并使用源域数据对网络进行预训练;然后,使用此网络对目标域数据进行分类预测,将分类概率最大的类标签作为数据的伪标签;最后,利用目标域的伪标签数据和源域的真实标签数据对网络进行混合训练,并重复伪标签标记与混合训练过程.实验结果表明,相对于现有主流少样本学习算法,FSLSS模型有更好的泛化能力及知识迁移效果.     

融合词性特征的深度迁移学习商品评论情感分析

情感分析是文本分类的研究方向,深度迁移学习通过学习目标领域数据和已有领域数据之间的相关度,提高当目标数据不足时文本分类的精度。从基于网络迁移的角度设计算法,首先使用Word2vec+词性特征词向量表示,然后进行卷积神经网络文本分类,再将训练好的模型共享网络参数,迁移至跨域商品评论数据,训练、分类评论数据。实验证明,在小样本数据集中算法精度有明显提升。     

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.     

基于新词发现的跨领域中文分词方法

深度神经网络(DNN)是目前中文分词的主流方法,但将针对某一领域训练的网络模型用于其他领域时,会因存在跨领域的未登录词(OOV)和表达鸿沟而造成性能显著下降,而在实际中对所有未知领域的训练语料进行人工标注和训练模型并不可行。为了解决这个问题,该文构建了一个基于新词发现的跨领域中文分词系统,可以自动完成从目标领域语料中提取新词、标注语料和训练网络模型的工作。此外,针对现有新词发现算法提取出的词表垃圾词串多以及自动标注语料中存在噪声样本的问题,提出了一种基于向量增强互信息和加权邻接熵的无监督新词发现算法以及一种基于对抗式训练的中文分词模型。实验中将使用北大开源新闻语料训练的网络模型提取出的特征迁移到医疗、发明专利和小说领域,结果表明该文所提方法在未登录词率、准确率、召回率和分词F值方面均优于现有方法。     

基于ICNN和IGAN的SAR目标识别方法

近年来,卷积神经网络(CNN)已广泛应用于合成孔径雷达(SAR)目标识别。由于SAR目标的训练数据集通常较小,基于CNN的SAR图像目标识别容易产生过拟合问题。生成对抗网络(GAN)是一种无监督训练网络,通过生成器和鉴别器两者之间的博弈,使生成的图像难以被鉴别器鉴别出真假。本文提出一种基于改进的卷积神经网络(ICNN)和改进的生成对抗网络(IGAN)的SAR目标识别方法,即先用训练样本对IGAN进行无监督预训练,再用训练好的IGAN鉴别器参数初始化ICNN,然后用训练样本对ICNN微调,最后用训练好的ICNN对测试样本进行分类。MSTAR实验结果表明,提出的方法不仅能够在训练样本数降至原样本数30%的情况下获得高达96.37%的识别率,而且该方法比直接采用ICNN的方法具有更强的抗噪声能力。     

基于GAN的无监督域自适应行人重识别

针对无监督域自适应行人重识别中存在的聚类不准确导致网络识别准确率低的问题,提出一种基于生成对抗网络的无监督域自适应行人重识别方法。首先通过在池化层后使用批量归一化层、删除一层全连接层和使用Adam优化器等方法优化CNN模型;然后基于最小错误率贝叶斯决策理论分析聚类错误率和选择聚类关键参数;最后利用生成对抗网络调整聚类,有效提升了无监督域自适应行人重识别的识别准确率。在源域Market-1501和目标域DukeMTMC-reID下进行实验,mAP和Rank-1分别达到了53.7%和71.6%。     

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。     

Dolphin Vocal Sound Generation via Deep WaveGAN

The marine biological sonar system evolved in the struggle of nature is far superior to the current artificial sonar. Therefore, the development of bionic underwater concealed detection is of great strategic significance to the military and economy. In this paper, a generative adversarial network (GAN) is trained based on the dolphin vocal sound dataset we constructed, which can achieve unsupervised generation of dolphin vocal sounds with global consistency. Through the analysis of the generated audio samples and the real audio samples in the time domain and the frequency domain, it can be proven that the generated audio samples are close to the real audio samples, which meets the requirements of bionic underwater concealed detection.     

EdgeGAN: One-way mapping generative adversarial network based on the edge information for unpaired training set

Image conversion has attracted mounting attention due to its practical applications. This paper proposes a lightweight network structure that can implement unpaired training sets to complete one-way image mapping, based on the generative adversarial network (GAN) and a fixed-parameter edge detection convolution kernel. Compared with the cycle consistent adversarial network (CycleGAN), the proposed network features simpler structure, fewer parameters (only 37.48% of the parameters in CycleGAN), and less training cost (only 35.47% of the GPU memory usage and 17.67% of the single iteration time in CycleGAN). Remarkably, the cyclic consistency becomes not mandatory for ensuring the consistency of the content before and after image mapping. This network has achieved significant processing effects in some image translation tasks, and its effectiveness and validity have been well demonstrated through typical experiments. In the quantitative classification evaluation based on VGG-16, the algorithm proposed in this paper has achieved superior performance.