基于尺度自适应卷积神经网络的人群计数算法

为解决单幅图像中的人群遮挡和尺度变化问题,提出一种基于多列卷积神经网络的人群计数算法。利用具有不同尺寸感受野的卷积神经网络(CNN)和特征注意力模块自适应提取多尺度人群特征,引入可变形卷积增强CNN网络空间几何形变学习能力并优化特征图,从而生成高质量的密度图。Shanghai Tech和UCF_CC_50数据集上的实验结果表明,该算法能学习输入图和人群密度图之间的映射关系,且计数准确性高、鲁棒性强。     

多尺度卷积递归神经网络的RGB-D物体识别

摘 要: 为充分利用RGB-D图像提供的潜在特征信息,提出了多尺度卷积递归神经网络算法（Multi-scale Convolutional-Recursive Neural Networks,Ms-CRNN）。该算法对RGB-D图像的RGB图、灰度图、深度图及3D曲面法线图进行不同尺度分块形成多个通道,每个通道与相应尺寸的滤波器卷积,提取的特征图经局部对比度标准化和下采样后作为递归神经网络（Recursive Neural Networks ,RNN）层的输入以得到更加抽象的高层特征。融合后的多尺度特征,由SVM分类器进行分类。基于RGB-D数据集的仿真实验结果表明,综合利用RGB-D图像的多尺度特征,提出的Ms-CRNN算法在物体识别率上达到88.2%,和先前方法相比有了较大的提高。     

基于卷积神经网络的直线描述方法研究

为提高直线特征匹配的可靠性,提出一种基于卷积神经网络（CNN）学习的直线特征描述方法。构建用于网络学习的大规模直线数据集,该数据集包含约20.8万对匹配直线对,每条直线用其周围的局部图像块表征。将图像块输入CNN,利用HardNet网络结构提取特征,使用三元组损失函数进行训练,输出强鲁棒性的直线特征描述子。实验结果表明,与手工设计的描述子MSLD和IOCD相比,该描述子在视角、模糊、尺度和旋转变化下均具有较好的区分性,在图像拼接应用中同样表现出良好的描述性能。     

基于多通路CNN的多模态MRI神经胶质瘤分割

由于传统卷积神经网络CNN(Convolutional Neural Networks)受卷积核尺度的限制,容易丢失磁共振成像MRI(Magnetic Resonance Imaging)脑肿瘤图像的全局信息,而且卷积、池化的过程会导致网络浅层的部分信息丢失,造成基于CNN的脑肿瘤分割特征信息不足,分割精度不高。针对上述问题,提出一种具有全局通路,同时结合网络浅层信息的多通路CNN模型,用来完成多模态MRI脑部神经胶质瘤的全自动分割任务。算法主要思想:将三维多模态MRI图像沿轴向切片化,在相同序列的切片上按比例选取尺度为33×33像素的图像块,得到训练集;将训练集图像块输入多通路CNN模型进行训练;将测试集输入训练好的模型,将脑肿瘤从脑部MRI图像中正确分割出来,并具体划分为坏死、水肿、增强和非增强四种区域,利用模型评估参数Dice系数、敏感度(Sensitivity)系数和特异度(Specificity)系数评测模型的质量。实验结果表明,该方法操作简单,能够有效地完成脑肿瘤的分割任务。     

基于多尺度双线性卷积神经网络的多角度下车型精细识别

针对多角度下车辆出现一定的尺度变化和形变导致很难被准确识别的问题，提出基于多尺度双线性卷积神经网络（MS-B-CNN）的车型精细识别模型。首先，对双线性卷积神经网络（B-CNN）算法进行改进，提出MS-B-CNN算法对不同卷积层的特征进行了多尺度融合，以提高特征表达能力；此外，还采用基于中心损失函数与Softmax损失函数联合学习的策略，在Softmax损失函数基础上分别对训练集每个类别在特征空间维护一个类中心，在训练过程中新增加样本时，网络会约束样本的分类中心距离，以提高多角度情况下的车型识别的能力。实验结果显示，该车型识别模型在CompCars数据集上的正确率达到了93.63%，验证了模型在多角度情况下的准确性和鲁棒性。     

基于改进卷积神经网络的多源数字识别算法

现有的数字识别算法多是对单一类型数字进行识别,无法应对识别多源数字。针对包含手写体数字与数码管数字的字符识别场景,提出一种基于改进卷积神经网络（CNN）的多源数字识别算法。首先,使用从数显仪表生产企业现场采集的样本,结合MINIST数据集,建立起包含手写体和数码管的混合数据集;然后,考虑更好的鲁棒性,提出一种改进的CNN,并用上述混合数据集对其训练,实现了一个网络识别多类型数字;最后,训练好的神经网络模型被成功应用于RoboMaster机甲大赛的多源数字识别场景中。测试结果表明,所提算法整体识别准确率稳定且较高,具有较好的鲁棒性和泛化能力。     

基于卷积神经网络的图像数据增强算法

提升卷积神经网络的泛化能力和降低过拟合的风险是深度卷积神经网络的研究重点。遮挡是影响卷积神经网络泛化能力的关键因素之一,通常希望经过复杂训练得到的模型能够对遮挡图像有良好的泛化性。为了降低模型过拟合的风险和提升模型对随机遮挡图像识别的鲁棒性,提出了激活区域处理算法,在训练过程中对某一卷积层的最大激活特征图进行处理后对输入图像进行遮挡,然后将被遮挡的新图像作为网络的新输入并继续训练模型。实验结果表明,提出的算法能够提高多种卷积神经网络模型在不同数据集上的分类性能,并且训练好的模型对随机遮挡图像的识别具有非常好的鲁棒性。     

Adam优化的CNN超分辨率重建

为了使单帧图像在不同放大倍数的条件下进行超分辨率重建能得到较好的效果,提出了一种Adam优化的卷积神经网络(convolutional neural network,CNN)超分辨率重建方法。该方法首先使用ISODATA(iterative selforganizing data analysis)聚类算法对训练的图像集进行分类处理,然后在Adam优化的卷积神经网络中对输入图像进行特征提取和非线性映射得到特征映射图,最后在Adam优化的卷积神经网络中对特征映射图进行反卷积重建得到多尺度放大的重建图像。通过实验验证使用该方法在不同放大倍数条件下的重构效果优于传统算法,在视觉效果上有较好的表现。     

基于多列深度3D卷积神经网络的手势识别

传统2D卷积神经网络对于视频连续帧图像的特征提取容易丢失目标时间轴上的运动信息,导致识别准确度较低。为此,提出一种基于多列深度3D卷积神经网络(3D CNN)的手势识别方法。采用3D卷积核对连续帧图像进行卷积操作,提取目标的时间和空间特征捕捉运动信息。为避免因单组3D CNN特征提取不充分而导致的误分类,训练多组具有较强分类能力的3D CNN结构组成多列深度3D CNN,该结构通过对多组3D CNN的输出结果进行权衡,将权重最大的类别判定为最终的输出结果。实验结果表明,将多列深度3D CNN应用于CHGDs数据集上进行手势识别,识别率达到95.09%,与单组3D CNN及传统2D CNN相比分别提高近7%,20%,对连续图像目标识别具有较好的识别能力。     

融合多维注意力机制CNN皮肤肿瘤图像分割提取

针对卷积神经网络(CNN)在医学图像分割时,受皮肤病损图像多样性、分割目标位置、形状及尺度变化等因素影响,提出了一种基于传统卷积神经网络综合注意力模块图像分割算法。首先利用U-Net主干网络的优势,其目的让图像特征提取更完善；其次,由空间、通道、尺度构成的综合注意力机制对目标病灶区域进行检测识别,利用通道级联把来自编码器中低级图像特征和解码器中高级图像特征注意力结合起来进行权值自适应融合,提升了网络对样本病灶区的关注度和辨识力,突出强调最相关的特征通道和多尺度间最显著的特征图。通过对ISIC2018数据集及医院整形外科提供患者不同类型的皮肤肿瘤图像进行分割测试,并将注意力模块随机组合形成的不同算法进行指标评价比对,所提出算法的平均分割精度可达92.89%。实验结果表明,所提出算法是有效可行的,在多维度下分割处理带复杂背景的皮肤病灶图像时有更高的鲁棒性。     

基于改进CNN的年龄和性别识别

人脸图像的年龄和性别识别是人脸分析的重要任务,在真实多变场景下完成识别依然面临挑战。改进深度卷积神经网络（Convolutional Neural Network,CNN）,将首层大尺寸卷积核替换为级联3[×]3卷积核;采用跨连卷积层融合中层和高层抽象特征;加入Batch Normalization（BN）层,设置较高的学习率和较小的Dropout比率;采用1[×]1卷积核与全局平均池化（Global Average Pooling）取代全连接层。实验表明,所提方法与主流的年龄性别识别方法比较具有较好的识别率,在Adience数据集上,年龄识别精度达到89.8%,性别识别精度达到93.3%。     

结合余弦相关性的卷积网络识别汉字的方法

为了提高卷积神经网络（Convolution Neural Network,CNN）的识别率,增强卷积网络的特征提取能力,使其在模糊、光照不均等恶劣条件下能够有更好的识别效果,因此提出将余弦相关性加入神经卷积网络作为相似度度量的方法。较传统神经卷积网络相比较,有着更强的模式检测能力、更快的收敛速度以及更高的准确率的优点。在卷积神经网络的卷积层加入余弦相似性度量,最后通过对比传统神经卷积网络方法和余弦相关性神经卷积网络在脱机手写汉字的识别实验,在进行20次实验后,得出了在相同训练参数以及相同层数的卷积神经网络上,基于余弦相关性的神经卷积网络在手写汉字数据集上的准确率比传统的神经卷积网络的识别率平均提高了2.01%,并且有着更快的收敛速度。最后通过与现今流行的算法在MNIST数据集上的实验进行准确度、损失函数、时间复杂度的比较,得出结合余弦的卷积神经网络在准确度和损失函数上有一定的优势性,在时间复杂度上还需进一步提高。     

基于并行混合神经网络模型的短文本情感分析

针对传统的卷积神经网络（CNN）在进行情感分析任务时会忽略词的上下文语义以及CNN在最大池化操作时会丢失大量特征信息，从而限制模型的文本分类性能这两大问题，提出一种并行混合神经网络模型CA-BGA。首先，采用特征融合的方法在CNN的输出端融入双向门限循环单元（BiGRU）神经网络，通过融合句子的全局语义特征加强语义学习；然后，在CNN的卷积层和池化层之间以及BiGRU的输出端引入注意力机制，从而在保留较多特征信息的同时，降低噪声干扰；最后，基于以上两种改进策略构造出了并行混合神经网络模型。实验结果表明，提出的混合神经网络模型具有收敛速度快的特性，并且有效地提升了文本分类的F1值，在中文评论短文本情感分析任务上具有优良的性能。     

改进LeNet-5网络在图像分类中的应用

LeNet-5卷积神经网络（CNN）虽然在手写数字识别上取得很好的分类效果,但在具有复杂纹理特征的数据集上分类精度不高。为提高网络在复杂纹理特征图像上分类的正确率,提出一种改进的LeNet-5网络结构。引入跨连思想,充分利用网络提取的低层次特征;把Inception V1模块嵌入LeNet-5卷积神经网络,提取图像的多尺度特征;输出层使用softmax函数对图像进行分类。在Cifar-10和Fashion MNIST数据集上进行的实验结果表明,改进的卷积神经网络在复杂纹理特征数据集上具有很好的分类能力。     

基于随机子图像模型的遥感图像分类

高分辨率遥感图像（HRRS）的分类是一项具有挑战性的任务。针对遥感数据集图像本身的语义特性,提出一种对数据集图像进行随机子图像提取并带有金字塔池化模型的卷积神经网络（Convolutional Neural Network,CNN）。对输入图像的尺寸进行基于柯西分布的随机尺寸剪切,将这些尺寸不同但是标签相同的子图像送进带有SPP（空间金字塔池化）的卷积神经网络,将子图像的预测类别众数作为最终分类输出。实验结果表明该方法对多类遥感图像的分类精度有一定提升。     

基于门控循环单元和胶囊特征的文本情感分析

针对简单的循环神经网络（RNN）无法长时间记忆信息和单一的卷积神经网络（CNN）缺乏捕获文本上下文语义的能力的问题,为提升文本分类的准确率,提出一种门控循环单元（GRU）和胶囊特征融合的情感分析模型G-Caps。首先通过GRU捕捉文本的上下文全局特征,获得整体标量信息;其次在初始胶囊层将捕获的信息通过动态路由算法进行迭代,获取到表示文本整体属性的向量化的特征信息;最后在主胶囊部分进行特征间的组合以求获得更准确的文本属性,并根据各个特征的强度大小分析文本的情感极性。在基准数据集MR上进行的实验的结果表明,与初始卷积滤波器的CNN（CNN+INI）和批判学习的CNN（CL_CNN）方法相比,G-Caps的分类准确率分别提升了3.1个百分点和0.5个百分点。由此可见,G-Caps模型有效地提高了实际应用中文本情感分析的准确性。     

基于门控循环单元和胶囊特征的文本情感分析

针对简单的循环神经网络（RNN）无法长时间记忆信息和单一的卷积神经网络（CNN）缺乏捕获文本上下文语义的能力的问题，为提升文本分类的准确率，提出一种门控循环单元（GRU）和胶囊特征融合的情感分析模型G-Caps。首先通过GRU捕捉文本的上下文全局特征，获得整体标量信息；其次在初始胶囊层将捕获的信息通过动态路由算法进行迭代，获取到表示文本整体属性的向量化的特征信息；最后在主胶囊部分进行特征间的组合以求获得更准确的文本属性，并根据各个特征的强度大小分析文本的情感极性。在基准数据集MR上进行的实验的结果表明，与初始卷积滤波器的CNN（CNN+INI）和批判学习的CNN（CL_CNN）方法相比，G-Caps的分类准确率分别提升了3.1个百分点和0.5个百分点。由此可见，G-Caps模型有效地提高了实际应用中文本情感分析的准确性。     

一种改进残差深度网络的多目标分类技术

由于受场景、视角、光照、尺度变化以及局部变形等因素的影响,对重叠目标、拥挤目标、小目标的识别精度较低,提出了一种改进多支路的残差深度卷积神经网络来提高多目标识别的准确度。首先,在第一个卷积残差块layer1后保留恒等映射的同时,增加一个1×1的短接分支尽可能多的保留原始特征;再平行嵌入一个修改激活函数RELU6的空间_通道注意力机制模块（CBAM）;最后这三个特征图进行融合。融合后的特征层着重关注空间和通道中比较显著的信息,从而增强特征图的特征表达能力,以至于卷积神经网络(CNN)获得更多的判别特征,从而大大提高物体识别精度。在FashionMNIST和Cifar10两个数据集的对比性实验显示改进的resnet50算法是准确性-速度较为折中的目标识别模型。     

基于深度可分卷积神经网络的实时人脸表情和性别分类

针对目前普通卷积神经网络（CNN）在表情和性别识别任务中出现的训练过程复杂、耗时过长、实时性差等问题,提出一种深度可分卷积神经网络的实时人脸表情和性别识别模型。首先,利用多任务级联卷积网络（MTCNN）对不同尺度输入图像进行人脸检测,并利用核相关滤波（KCF）对检测到的人脸位置进行跟踪进而提高检测速度。然后,设置不同尺度卷积核的瓶颈层,用通道合并的特征融合方式形成核卷积单元,以具有残差块和可分卷积单元的深度可分卷积神经网络提取多样化特征,并减少参数数量,轻量化模型结构;使用实时启用的反向传播可视化来揭示权重动态的变化并评估了学习的特征。最后,将表情识别和性别识别两个网络并联融合,实现表情和性别的实时识别。实验结果表明,所提出的网络模型在FER-2013数据集上取得73.8%的识别率,在CK+数据集上的识别率达到96%,在IMDB数据集中性别分类的准确率达到96%;模型的整体处理帧率达到80 frame/s,与结合支持向量机的全连接卷积神经网络方法所得结果相比,有着1.5倍的提升。因此针对数量、分辨率、大小等差异较大的数据集,该网络模型检测快,训练时间短,特征提取简单,具有较高的识别率和实时性。     

基于进化ResNet的交通标志识别

卷积神经网络具有较优的图像特征提取性能,被广泛应用于交通标志识别领域。然而,现有交通标志识别算法通常基于专家经验设计改进的图像特征提取网络,需经历图像预处理和模型调参过程,导致模型的复杂度增大。提出一种基于进化ResNet的交通标志识别算法。将ResNet的构建参数嵌入到进化算法中,在架构搜索空间中以构建块作为基本单位,并将网络深度、卷积层通道数、池化层类型和模块构建顺序作为搜索空间的可变参数,利用交叉、变异等遗传算子执行自适应优化搜索,以确保进化搜索的有效性,同时设计适用于交通标志识别的轻量化网络。在德国交通标志数据集上的实验结果表明,该算法的识别精度达到99.41%,而参数量仅为2.37×10⁶,相比Multi-column DNN、MFC、MFC+ELM等算法,在保证识别精度的同时减少网络参数量。