一种改进深度卷积生成对抗网络的人脸分割方法

在智能算法领域,人脸识别是一个重要的算法部分,而人脸分割又是人脸识别的一个重要组成部分。提出一种基于改进的深度卷积生成式对抗网络的人脸分割方法,将端到端的图像变换模式应用于生成器中,利用生成器对人脸图像进行分割。深度卷积生成式对抗网络将卷积层加入到生成器和判别器,使得生成器通过反卷积产生图像,而文中在反卷积之前再加入卷积层,组合形成全卷积的网络结构,将生成器的图像生成功能扩展成为语义分割功能。同时,生成器的输入原图和输出标签的通道组合作为判别器的判别对象,通过判别器来评判分割水平,进一步提高分割的标签与输入原图的关联性。经过多次实验,验证此方法能有效分割人脸主要区域。     

基于小波卷积神经网络的活体人脸检测算法

人脸识别技术已日趋商业化，但易于被伪造人脸攻击，现有人脸活体检测算法存在泛化性能不高、网络模型结构复杂、预测结果依赖于数据的规模等问题。因此，提出一种基于小波卷积神经网络的活体人脸检测算法。算法网络结构整体简单，在NUAA和CASIA-FASD数据集上均取得了较好的分类精度，HTER分别达到了2.1%和8.3%的效果。     

基于前向学习网络的人脸欺诈检测

为了克服现有人脸欺诈检测方法在少样本应用场合下的局限性,将前向学习网络用于欺诈检测.通过前向学习的方式从图像中无监督地学得卷积滤波器,在人脸欺诈检测应用场合下,对前向学习网络进行了改进,改进后的网络使用了面向人脸欺诈检测任务的卷积滤波器.使用主成分分析变换所得的最小特征值对应的特征向量作为卷积滤波器提取图像的特征.将所提方法在CASIA-FASD、Idiap Replay-Attack和OULU-NPU数据集上进行了验证,实验结果表明,在少样本跨攻击类型实验中,所提方法显著提升了欺诈人脸检测的准确率.     

金字塔原型对齐的轻量级小样本语义分割网络

小样本图像语义分割任务是计算机视觉领域一个有挑战性的问题,其目标是利用现有一张或几张带有密集分割注释的图片来预测未见类图像的分割掩码.针对该任务,提出了一个基于金字塔原型对齐的轻量级小样本图像语义分割网络.首先,该网络在MobileNetV2网络的深度可分离卷积和逆残差结构基础上,通过金字塔池化模块进行提取特征,保持高维度和低维度的信息,获得不同尺度的特征.同时通过在支持集原型和查询集之间进行相互对齐,使得网络能够从支持集中学到更多的信息,充分利用支持集的信息进行反馈.基于PASCAL-5i数据集的大量实验结果表明,提出的网络结构的均值在1-way 1-shot和1-way 5-shot上分别为49.5％和56.6％,与先进的主流小样本语义分割网络PANet相比分别对应提高了1.4％和0.9％,网络参数量为3.0 MB,相比PANet减小了11.7 MB,同时浮点计算量显著减少,证明了该网络在小样本图像语义分割中的有效性和高效性.     

用于室内环境语义分割的全卷积网络

卷积网络是一种功能强大的可视化模型,可以生成特征层次结构,通过卷积网络的端到端训练、像素到像素的训练等,可以达到语义分割的目的。针对现阶段语义分割多用于室外环境,而且传统CNN网络不能满足任意大小的图像输入等问题,首先通过将传统卷积网络中的连接层替换为卷积层,将现有的分类网络(AlexNet、VGG网络和GoogLeNet)改为全卷积网络,然后利用全卷积网络对PASCAL VOC 2012的数据库进行训练,将该训练模型进行室外环境语义分割的测试,证明通过全卷积网络训练后获得的模型可用于语义分割。最后,选取室内三种外形的椅子进行了数据采集,建立室内环境语义分割的数据库,通过微调训练以及验证,证明该方法用于室内语义分割的有效性,同时证明了该网络支持任意大小输入。     

基于深度卷积网络的无人机地物场景语义分割

针对城市土地利用不合理,提出一种基于深度卷积网络的无人机地物场景语义分割方法。首先,采用Deeplabv3+网络模型对自制数据集进行训练,根据测试得到的结果分析各个类别的分割精度;然后,对不同网络主干的Deeplabv3+模型进行结果对比实验;最后对自制数据集进行二次迁移训练,对比迁移前后的分割效果,分析迁移学习的优化能力。结果表明:基于无人机影像的Deeplabv3+模型能准确分割图像中各个类别,MIOU为73.97%;不同网络主干的对比实验得出xception_65分割精度高于mobilenet_v2;模型经过迁移训练后,各个类别的分割精度都有小幅提升,MIOU为75.45%。     

基于单一神经网络的实时人脸检测

由于人脸尺度多样性使得人脸检测算法在CPU上运行速度受限,提出了一种新的基于单一神经网络的实时人脸检测算法。首先在网络初始卷积层和池化层中设置较大的卷积核尺寸和步长,缩小输入图像尺寸利于实时检测;然后网络将浅层特征图和深层特征图相融合,增强上下文联系和减少重复检测;最后在多个卷积层上预测人脸位置,利用预测框重叠策略,实现多尺度的人脸检测来提升图像中小尺寸人脸的检测精度。在人脸检测数据集基准和野外标注人脸数据集上测试实验结果表明,本文算法模型精度能够达到92.1%和95.4%。与此同时,本文算法在CPU上实现21帧/s的检测速度。     

基于公共空间视频的人脸情绪识别

针对公共空间中人脸情绪识别准确率不高的问题,提出一种结合不同感受野和双流卷积神经网络的人脸情绪识别方法。首先建立基于公共空间视频的人脸表情数据集;然后设计一个双流卷积网络,以尺寸为224×224的单帧人脸图像输入卷积神经网络(convolution neural network,CNN),分析图像纹理静态特征;以尺寸为336×336视频序列输入CNN网络,再将提取的特征送入长短期记忆网络(long short term memory network,LSTM)分析局部、全局运动特征;最后通过Softmax分类器将两通道网络的描述子进行加权融合,得到分类结果。结果表明,本文方法能有效利用不同感受野的信息特征清晰识别公共空间的4种典型人脸情绪,识别准确率达88.89%。     

多尺度语义学习的人脸图像修复

针对卷积神经网络在图像修复过程中难以兼顾修复结果的局部细节和全局语义一致性问题,以生成对抗网络为基础,提出一种多尺度语义学习的编解码人脸图像修复模型.首先,将人脸图像用门控卷积分解为具有不同大小的感受野和特征分辨率的分量,用不同尺寸的卷积核提取多尺度特征,通过提取合适的局部特征来提升修复结果的细节;其次,将提取的多尺度特征输入至语义学习模块,从通道和空间两个角度学习特征之间的语义关系,从而增强修复结果的全局一致性;最后,引入跳跃连接将编码端的特征补充到解码端中减少采样造成的细节信息损失,改善修复结果的纹理细节.在CelebA-HQ人脸数据集上进行实验,结果表明提出的模型在峰值信噪比、结构相似性、l₁三个性能指标上均有显著提升,修复的结果在视觉上局部细节和全局语义更合理.     

基于PSENet的自然场景文字检测网络改进

由于自然场景中的图像背景复杂、文字排列不规则、光照条件不确定等因素文字检测难度较大,且传统检测方法的效果并不理想。在研究文字分割检测方法PSENet(Progressive Scale Expansion Network)的基础上,提出了一种针对自然场景文字检测的改进方法。该方法由卷积神经网络提取特征模块,再通过渐进式规模扩张对文字区域进行分割检测。改进点主要是使用高精度的语义分割网络RefineNet(Refinement Network)对卷积网络特征提取模块进行优化,且增加较多的残差连接及链式池化,提高网络对文字区域的检测精度。通过对数据集ICDAR2015的实验结果对比表明所提出的改进算法在精度方面略高于改进前,且能更好地解决文字粘连问题。     

基于改进EMA单元的传统服饰图像语义分割

针对传统服饰图像分割中标签易混淆和小目标易丢失带来的目标边缘细节难以保留等问题,提出了一种基于卷积注意力特征的残差期望最大化注意力语义分割网络模型。该模型首先以ResNeXt-50作为共享特征的主干网络,并通过在特征提取阶段引入一组平行的卷积注意力模块,可以有效地抑制无效特征,使目标区域的特征更加显著。然后利用残差思想对期望最大化注意力（EMA）单元进行优化,以解决迭代过程中梯度爆炸或者消失的问题,从而更好地建立特征图中位置间的关联,最终实现基于显著性融合学习的语义分割模型。最后在传统民族服饰数据集上通过定性与定量的实验验证了所提模型的有效性,其中平均交并比分割指标达到83.91%,取得了同类算法中最优效果。     

一种双路网络语义分割模型

深度卷积神经网络对高分辨率遥感影像进行语义分割时,对图像的下采样会造成物体边缘模糊,使分割结果在边缘附近划分不清晰,误分类较多.通过在网络中增加边缘信息可以提升模型对遥感图像的分割能力.因此,提出了一个用于语义分割的双路网络模型,增加一路边缘网络学习目标的边缘特征,并利用边缘特征对分割特征进行细化.同时,作为一个多任务...     

基于深度特征聚类的海量人脸图像检索

针对海量人脸图像数据库检索时长的问题,提出了一种基于深度特征聚类的海量人脸图像检索算法.该算法首先使用人脸图像训练集对深度卷积神经网络模型进行人脸图像分类训练,在此基础上采用三元组损失方法对已训练好的人脸图像分类网络模型进行微调,使得网络能够更加有效地提取人脸图像的高层语义特征,构建更具有表征性的人脸图像深度特征.其次采用K-means聚类算法对提取的人脸图像深度特征进行聚类,使得同一个人的人脸图像能够划分到同一簇中,然后在相应的簇中进行人脸图像的深度特征相似度匹配执行人脸图像检索任务.为了进一步提高系统的检索性能,提出人脸图像深度特征融合的查询扩展方法,对待检索的人脸图像深度特征进行融合再次执行检索任务得到最终的检索结果.通过在两个人脸检索数据集(Celebrities Face Set和Labeled Faces in the Wild dataset)上进行详尽实验验证,结果表明,该算法能极大地缩小海量人脸图像数据库的检索范围,在保证一定准确率的前提下有效地提高了人脸图像检索的速度.     

一种基于卷积神经网络的人脸表情自动识别方法

针对传统机器学习方法在人脸表情识别上存在特征提取繁琐、表情识别准确率不高的问题,提出一种基于深度学习的人脸表情自动识别方法.设计了一个卷积神经网络模型,以原始图像数据为输入,中间以卷积层和池化层交替作为隐层进行特征自动提取,最后将提取到的特征数据映射到全连接层,并采用Softmax函数作为分类器计算分类得分概率,实现人脸表情的自动识别分类.在公开的人脸表情数据集CK+上进行实验,结果表明本文方法能更准确地识别人脸表情.     

一种基于残差结构的车道线检测方法

提出了一种基于车道线特征的残差因子分解网络实现精确车道线分割的方法,该法采用笔者所提的语义分割网络实现车道线语义分割,通过编码器提取车道线的特征信息,再使用解码器恢复图像信息。在编码器中增加的残差层能更好地处理边缘信息与相似信息,提取到更多的特征信息。 用霍夫线拟合方法组成一条可视化的车道线。训练时先对车道线分割训练集进行增强,使用对抗生成网络对公开数据集进行数据增强,自动实现白天到夜晚的转换,生成弱光照场景下的图片,提 高训练数据的泛化性。实验证明：笔者算法在保持速度的前提下,能够大大提高分割准确率,与其他车道线分割算法相比,ＣＵＬａｎｅ数据集的准确率可提高到７４．７％。     

基于距离谱回归的全景分割方法

全景分割旨在同时预测图像中每一个像素的语义标签和实例标签,是目前场景解析研究的难点和热点之一。针对现有的全景分割方法采用检测策略提取每个实例区域,无法有效解决实例遮挡的难题,提出一种基于距离谱的深度卷积全景分割模型。不同于现有的基于检测策略的全景分割方法,该模型利用前景像素点与边缘的距离关系构建最大距离和最小距离向量,在存在遮挡的情况下能够有效地刻画出同一实例不同区域的相对关系,从而缓解遮挡问题。为了有效预测最大距离谱和最小距离离谱,提出了一种基于卷积网络的距离谱回归模块。同时,为充分利用距离谱的实例表示优势,设计了2种由距离谱生成实例分割结果的方法。在Cityscapes数据集上进行了大量实验,实验结果表明,全景质量PQ达到了理想效果,本文方法有效。     

基于卷积神经网络的多尺度融合特征图在人群密度估计中的应用

提出了一种以Unet++为基础的卷积神经网络,适用于人群密度估计。该网络的优点是用并行连接的方式进行多尺度融合结合浅层网络的细节信息和深层网络的高阶语义信息来消除两者之间过大的语义鸿沟。此外,还引入了膨胀卷积来提高网络性能。在Shanghai Tech和UCF_CC_50两个通用人群密度估计数据集上进行实验选取平均绝对误差(MAE)和均方误差(MSE)作为评价指标。实验结果表明在这两个数据集上该网络均有效降低了MAE和MSE,说明其在人群密度估计方面有较好的准确度和鲁棒性。     

基于多级特征并联的轻量级图像语义分割

针对当前语义分割算法普遍具有网络结构复杂和计算开销巨大的问题,为了综合提高语义分割算法实时性和精确度,提出计算高效的基于多级特征并联网络（LSSN）的轻量级图像语义分割网络. 该算法综合考虑网络的参数量、运行速度和性能,能更好地应用到嵌入式设备和可移动设备上. 应用微调的深度卷积神经分类网络作为特征提取网络结构,提取网络不同深浅层语义和位置特征. 提出空洞残差增强模块和深度空洞空间金字塔模块分别处理来自特征提取基准网络的深层特征和浅层特征,并将深浅层特征按特定维度比例以并联的方式进行融合. 所提方法在PASCAL VOC 2012数据集上准确度（平均交并比）为77.13%,与当前具有高性能的语义分割算法和实时语义分割算法相比,能更好地平衡网络的实时性和精确度,具有更优的实用价值和性能效果.     

一种用于自动驾驶场景的轻量级语义分割网络

在自动驾驶场景下,针对语义分割模型在车载硬件设备中部署时内存受限且算力不足的问题,需要设计一种较好权衡效率和精度的语义分割模型。采用单分支网络结构,设计了一个轻量级多尺度双向注意力网络。为了实现高效的特征提取,设计了一种轻量级卷积单元来构成网络的特征提取骨干。为了较好地定位和分割道路场景中尺度差异较大的物体,提出了一种多尺度双向注意力模块。它具有全局多尺度感受野,并且在沿一个方向编码通道注意力的同时保留了另一个方向的空间位置信息。基于该注意力模块,设计了跳跃注意力连接模块和特征注意力融合模块,使得输出特征兼具细节信息和语义信息。模型在Cityscapes数据集上以0.9M的参数量,取得了71.86%的平均交并比,同时在单个RTX2080Ti GPU下实现了88FPS的推理速度。实验结果表明,该模型能够实现较高的分割精度,适用于车载硬件下的部署和应用,具有一定的实用价值。     

基于多级特征并联的轻量级图像语义分割

针对当前语义分割算法普遍具有网络结构复杂和计算开销巨大的问题,为了综合提高语义分割算法实时性和精确度,提出计算高效的基于多级特征并联网络（LSSN）的轻量级图像语义分割网络.该算法综合考虑网络的参数量、运行速度和性能,能更好地应用到嵌入式设备和可移动设备上.应用微调的深度卷积神经分类网络作为特征提取网络结构,提取网络不同深浅层语义和位置特征.提出空洞残差增强模块和深度空洞空间金字塔模块分别处理来自特征提取基准网络的深层特征和浅层特征,并将深浅层特征按特定维度比例以并联的方式进行融合.所提方法在PASCAL VOC 2012数据集上准确度（平均交并比）为77.13%,与当前具有高性能的语义分割算法和实时语义分割算法相比,能更好地平衡网络的实时性和精确度,具有更优的实用价值和性能效果.