基于小样本学习的图像分类技术综述

图像分类的应用场景非常广泛, 很多场景下难以收集到足够多的数据来训练模型, 利用小样本学习进行图像分类可解决训练数据量小的问题. 本文对近年来的小样本图像分类算法进行了详细综述, 根据不同的建模方式, 将现有算法分为卷积神经网络模型和图神经网络模型两大类, 其中基于卷积神经网络模型的算法包括四种学习范式: 迁移学习、元学习、对偶学习和贝叶斯学习; 基于图神经网络模型的算法原本适用于非欧几里得结构数据, 但有部分学者将其应用于解决小样本下欧几里得数据的图像分类任务, 有关的研究成果目前相对较少. 此外, 本文汇总了现有文献中出现的数据集并通过实验结果对现有算法的性能进行了比较. 最后, 讨论了小样本图像分类技术的难点及未来研究趋势.     

一种针对弱标记的直推式多标记分类方法

多标记学习主要解决一个样本可以同时属于多个类别的问题,它广泛适用于图像场景分类、文本分类等任务.在传统的多标记学习中,分类器往往需要利用大量具有完整标记的训练样本才能获得较好的分类性能,然而,在很多现实应用中又往往只能获得少量标记不完整的训练样本.为了更好地利用这些弱标记训练样本,提出一种针对弱标记的直推式多标记分类方法,它可以通过标记误差加权来补全样本标记,同时也能更好地利用弱标记样本提高分类性能.实验结果表明,该方法在弱标记情况下的图像场景分类任务上具有较好的性能提高.     

自适应调节学习率和样本训练方式的场景分类

在基于卷积神经网络的场景分类方法中,当训练数据较少时,由于网络训练次数较多、收敛性较差等原因,容易造成过拟合.为了消除此影响,在卷积神经网络的框架下,文中提出可以自适应调节网络学习率和样本训练方式的场景分类算法.根据网络训练中误差函数的变化自适应调节学习率,当误差函数变化较小时,保持批次的学习率不变,当误差函数变化加大时,学习率的变化与误差函数的改变成反比.同时根据网络输出结果改变实验样本的训练方式,着重训练分类不准确的图像.在Scene-15、Cifar-10场景数据集上的实验表明,文中算法改善神经网络的收敛性,有效提高分类精度,特别是对于室内场景等特征复杂场景的分类精度.     

基于内容相关性的场景图像分类方法

场景图像分类是计算机视觉领域中的一个基本问题.提出一种基于内容相关性的场景图像分类方法.首先从图像上提取视觉单词.并把图像表示成视觉单词的词频矢量;然后利用产生式模型来学习训练集合中包含的主题,和每一幅图像所包含的相关主题;最后用判定式分类器进行多类学习.提出的方法利用logistic正态分布对主题的相关性进行建模.使得学习得到的类别的主题分布更准确.并且在学习过程中不需要对图像内容进行人工标注.还提出了一种新的局部区域描述方法,它结合了局部区域的梯度信息和彩色信息.在自然场景图像集合和人造场景图像集合上实验了提出的方法,它相对于传统方法取得了更好的结果.     

基于覆盖的多标记学习方法研究

多标记学习是实际应用中的一类常见问题,覆盖算法在单标记学习中表现出了优秀的性能,但无法处理多标记情况。将覆盖算法推广到多标记学习中,针对多标记学习的特点和评价指标,对算法的学习和构造过程进行了改造,给出待分类样本对各类别的隶属度。将算法应用于基因数据集和自然场景数据集的学习中,实验结果表明算法能够取得较好的分类效果,且相比于大多数同类算法有更高的性能。     

视觉场景描述及其效果评价

作为计算机视觉、多媒体、人工智能和自然语言处理等领域的交叉性研究课题,视觉场景描述的研究内容是自动生成一个或多个语句用于描述图像或视频中呈现的视觉场景信息.视觉场景中内容的丰富性和自然语言表达的多样性使得视觉场景描述成为一项充满挑战的任务,综述了现有视觉场景描述方法及其效果评价.首先,论述了视觉场景描述的定义、研究任务及方法分类,简要分析了视觉场景描述与多模态检索、跨模态学习、场景分类、视觉关系检测等相关技术的关系;然后分类讨论视觉场景描述的主要方法、模型及研究进展,归纳日渐增多的基准数据集;接下来,梳理客观评价视觉场景描述效果的主要指标和视觉场景描述技术面临的问题与挑战,最后讨论未来的应用前景.     

基于视觉敏感区域信息增强的室内场景分类算法*

在室内场景分类问题中,由于场景本身结构的复杂性和多样性,存在各种干扰因素,影响分类的准确性.针对上述问题,文中提出基于视觉敏感区域信息增强的室内场景分类算法,通过融合基于视觉敏感区域信息增强的局部特征与全局特征,构成多尺度空间-频率融合特征,实现对室内场景的正确分类.在3个标准测试集上的实验表明,文中算法对多个不同场景分类数据集均有较好的分类结果,适用性较强.     

基于轻量级迁移学习的无人机航拍视频图像天气场景分类

针对传统航拍视频图像CNN模型天气分类效果差、无法满足移动设备应用以及现有天气图像数据集匮乏且场景单一的问题, 构建了晴天、雨天、雪天、雾天4类面向多场景的无人机航拍天气图像数据集, 并提出了基于轻量级迁移学习的无人机航拍视频图像天气场景分类模型. 该模型采用迁移学习的方法, 在ImageNet数据集上训练好两种轻量级CNN, 并设计3个轻量级CNN分支进行特征提取. 特征提取首先采用ECANet注意力机制改进的EfficientNet-b0作为主分支提取整幅图像特征, 并使用两个MobileNetv2分支分别对天空和非天空局部独有的深层特征进行提取. 其次, 通过Concatenate将这3个区域进行特征融合. 最后, 使用Softmax层对4类天气场景实现分类. 实验结果表明, 该方法应用于移动等计算受限设备时对于天气场景分类的识别准确率达到了97.3%, 有着较好的分类效果.     

基于DLSR的归纳式迁移学习

传统机器学习方法的有效性依赖于大量的有效训练数据,而这难以满足,因此迁移学习被广泛研究并成为近年来的研究热门.针对由于训练数据严重不足导致多分类场景下分类性能降低的挑战,提出一种基于DLSR(discriminative least squares regressions)的归纳式迁移学习方法(TDLSR).该方法从归纳式迁移学习出发,通过知识杠杆机制,将源域知识迁移到目标域并同目标域数据同时进行模型学习,在提升分类性能的同时保证源域数据的安全性.TDLSR继承了DLSR在多分类任务中扩大类别间间隔的优势,为DLSR注入了迁移能力以适应数据不足的挑战,更加适用于复杂的多分类任务.通过在12个真实UCI数据集上进行实验,验证了所提出方法的有效性.     

基于深度学习的铁路图像场景分类优化研究

铁路检测、监测领域产生海量的图像数据,基于图像场景进行分类对图像后续分析、管理具有重要价值.本文提出一种结合深度卷积神经神经网络DCNN （Deep Convolutional Neural Networks）与梯度类激活映射Grad-CAM （Grad Class Activation Mapping）的可视化场景分类模型,DCNN在铁路场景分类图像数据集进行迁移学习,实现特征提取,Grad-CAM根据梯度全局平均计算权重实现对类别的加权热力图及激活分数计算,提升分类模型可解释性.实验中对比了不同的DCNN网络结构对铁路图像场景分类任务性能影响,对场景分类模型实现可视化解释,基于可视化模型提出了通过降低数据集内部偏差提升模型分类能力的优化流程,验证了深度学习技术对于图像场景分类任务的有效性.     

煤矿井下安全监控分站的设计及其仿真实现

为了设计一种具有低成本、低功耗、易操作、功能强且可靠性高的煤矿井下安全分站,针对煤矿安全生产实际,文章提出了采用MCS-51系列单片机为核心、具有CAN总线通信接口的煤矿井下安全监控分站的设计方案;首先给出煤矿井下安全监控分站的整体构架设计,然后着重阐述模拟量输入信号处理系统的设计过程,最后说明单片机最小系统及其键盘、显示、报警、通信等各个组成部分的设计;为验证设计方案的可行性与有效性,使用Proteus软件对设计内容进行仿真验证,设计的煤矿井下安全监控分站具有瓦斯、温度等模拟量参数超标报警功能和电机开停、风门开闭等开关量指示功能;仿真结果表明:设计的煤矿井下安全监控分站具有一定的实际应用价值.     

View-based model-driven architecture for enhancing maintainability of data access services

In modern service-oriented architectures, database access is done by a special type of services, the so-called data access services (DAS). Though, particularly in data-intensive applications, using and developing DAS are very common today, the link between the DAS and their implementation, e.g. a layer of data access objects (DAOs) encapsulating the database queries, still is not sufficiently elaborated, yet. As a result, as the number of DAS grows, finding the desired DAS for reuse and/or associated documentation can become an impossible task. In this paper we focus on bridging this gap between the DAS and their implementation by presenting a view-based, model-driven data access architecture (VMDA) managing models of the DAS, DAOs and database queries in a queryable manner. Our models support tailored views of different stakeholders and are scalable with all types of DAS implementations. In this paper we show that our view-based and model driven architecture approach can enhance software development productivity and maintainability by improving DAS documentation. Moreover, our VMDA opens a wide range of applications such as evaluating DAS usage for DAS performance optimization. Furthermore, we provide tool support and illustrate the applicability of our VMDA in a large-scale case study. Finally, we quantitatively prove that our approach performs with acceptable response times.     

A pragmatic multi-method investigation of discrepant technological events: Coping,attributions, and ‘accidental’ learning

Discrepant technological events or situations that entail a problem, a misunderstanding or a difficulty with the Information Technology (IT) being employed, are common in the workplace, and can lead to frustration and avoidance behaviors. Little is known, however, about how individuals cope with these events. This paper examines these events by using a multi-method pragmatic approach informed by coping theory. The results of two studies – a critical incident study and an experiment – serve to build and test, respectively, a theoretical model that posits that individuals use a variety of strategies when dealing with these events: they experience negative emotions, make external attributions, and adopt engagement coping strategies directed at solving the event, eventually switching to a disengagement coping strategy when they feel they have no control over the situation. Furthermore, users’ efforts may result in ‘accidental’ learning as they try to overcome the discrepant IT events through engagement coping. The paper ends with a discussion of the results in light of existing literature, future opportunities for research, and implications for practice.     

The Distributed Time-Triggered Simulation Scheme: Core Principles and Supporting Execution Engine

Distributed real-time simulation is a young technology field but its practice is under increasing demands. In recent years the author and his collaborators have been establishing a new approach called the distributed time-triggered simulation (DTS) scheme which is conceptually simple and easy to use but widely applicable. The concept was initiated in the course of developing a new-generation object-oriented real-time programming scheme called the time-triggered message-triggered object (TMO) programming scheme. Some fundamental issues inherent in distributed real-time simulation that were learned during recent experimental studies are discussed along with some approaches for resolving the issues. An execution engine developed to support both the TMOs engaged in control computation and the TMOs engaged in DTS is also discussed along with its possible extensions that will enable significantly larger-scale DTSs.     

Software-Konfigurationsmanagement in großen Softwareprojekten

Zusammenfassung Mit zunehmender Größe der Softwaresysteme verschärfen sich die für die Software-Herstellung typischen Probleme: Beherrschen großer Objektmengen, Erhalten der Systemkonsistenz, Kontrolle der ständigen Änderungseinflüsse und Gewährleisten einer langen Lebensdauer. Die Disziplin Konfigurationsmanagement bildet den methodischen Ansatz, diese Probleme besser zu beherrschen. Software-Konfigurationsmanagement faßt die Herstellung von Softwaresystemen als eine Abfolge von kontrollierten Änderungen an gesicherten Zwischen- und Endergebnissen auf. Dargestellt werden die Objekte und Funktionen des Software-Konfigurationsmanagements sowie die hierfür in großen Software-Projekten benötigten Methoden, Instanzen und Hilfsmittel.     

Information for Authors

正http://www.zju.edu.cn/jzus http://www.springerlink.com Aim The Journals of Zhejiang University-SCIENCE(A/B/C)are edited by the international board of distinguished Chinese and foreign scientists,and are aimed to present the latest developments and achievements in scientific research in China and     

Editorial:Brain-machine interface(BMI) and cyborg intelligence

正Brain-machine interfaces(BMIs)aim at building a direct communication pathway between the brain and an external device,and represent an area of research where significant progress has been made during the past decade.Based on BMIs,mind information can be read out by neural signals to control     

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正http://www.zju.edu.cn/jzus http://www.springerlink.com Aim The Journals of Zhejiang University-SCIENCE(A/B/C)are edited by the international board of distinguished Chinese and foreign scientists,and are aimed to present the latest developments and achievements in scientific research in China and overseas to the world’s scientific circles,especially to stimulate     

SCIENCE CHINA Information Sciences SUBJECT INDEX TO VOLUME 57(2014)

正~~     

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正http://www.zju.edu.cn/jzus http://www.springerlink.com Aim The Journals of Zhejiang University-SCIENCE(A/B/C)are edited by the international board of distinguished Chinese and foreign scientists,and are aimed to present the latest developments and achievements in scientific research in China and overseas to the world’s scientific circles,especially to stimulate