基于多特征融合和卷积神经网络的植物叶片识别

植物叶片识别是植物自动分类识别研究的重要分支和热点,利用卷积神经网络进行图像分类研究已成为主流.为了提高植物叶片识别准确率,提出了基于多特征融合和卷积神经网络的植物叶片图像识别方法.首先对植物叶片图像进行预处理,提取LBP特征和Gabor特征,将多特征相加融合输入网络进行训练,使用卷积神经网络(AlexNet)构架作为分类器,利用全连接层对植物叶片进行识别.为了避免过拟合现象,使用"dropout"方法训练卷积神经网络,通过调节学习率、dropout值、迭代次数优化模型.实验结果表明,基于多特征融合的卷积神经网络植物叶片识别方法对Flavia数据库32种叶片和MEW2014数据库189种叶片识别分类效果较好,平均正确识别率分别为93.25％和96.37％,相比一般的卷积神经网络识别方法,该方法可以提高植物叶片的识别准确率,鲁棒性更强.     

基于权值分布的多模型分类算法研究

为了提高卷积神经网络对图像分类的正确率,对网络结构进行研究,提出了多模型融合卷积神经网络。通过提取单个模型的输出特征向量,进行融合后得到新的输出特征向量,再搭建单层分类器进行图像分类,提高分类准确率。将单个模型与多模型融合的分类准确率进行比较,多模型融合卷积神经网络的分类准确率有所提高。分析了卷积神经网络最后一层全连接层的权值分布,发现同一模型在不同数据集上的权值分布曲线相似,分类效果好的网络模型其权值分布曲线更平缓。     

双核压缩激活神经网络艺术图像分类

目的 为了充分提取版画、中国画、油画、水彩画和水粉画等艺术图像的整体风格和局部细节特征,实现计算机自动分类检索艺术图像的需求,提出通过双核压缩激活模块（double kernel squeeze-and-excitation,DKSE）和深度可分离卷积搭建卷积神经网络对艺术图像进行分类。方法 根据SKNet（selective kernel networks）自适应调节感受野提取图像整体与细节特征的结构特点和SENet（squeeze-and-excitation networks）增强通道特征的特点构建DKSE模块,利用DKSE模块分支上的卷积核提取输入图像的整体特征与局部细节特征;将分支上的特征图进行特征融合,并对融合后的特征图进行特征压缩和激活处理;将处理后的特征加权映射到不同分支的特征图上并进行特征融合;通过DKSE模块与深度可分离卷积搭建卷积神经网络对艺术图像进行分类。结果 使用本文网络模型对有无数据增强（5类艺术图像数据增强后共25 634幅）处理的数据分类,数据增强后的分类准确率比未增强处理的准确率高9.21%。将本文方法与其他网络模型和传统分类方法相比,本文方法的分类准确率达到86.55%,比传统分类方法高26.35%。当DKSE模块分支上的卷积核为1×1和5×5,且放在本文网络模型第3个深度可分离卷积后,分类准确率达到87.58%。结论 DKSE模块可以有效提高模型分类性能,充分提取艺术图像的整体与局部细节特征,比传统网络模型具有更好的分类准确率。     

基于局部特征的卷积神经网络模型

传统卷积神经网络对于特征不明显或歧义性大的图像识别率较低。针对该问题,在卷积神经网络的基础上通过增加局部特征提取层和概率权重综合层,构建基于局部特征的卷积神经网络模型。该模型对输入图像的局部进行识别,得到局部图像的分类概率信息,综合分析所有局部图像的分类概率信息得到最终网络输出。手写字符识别实验结果表明,与经典的卷积神经网络模型相比,该模型识别率较高,尤其是在输入图像特征较为模糊的情况下优势更为明显。     

基于小样本学习融合随机深度和多尺度卷积的SDM-RNET网络

针对神经网络难以利用少量标注数据获取足够的信息来正确分类图像的问题,提出了一种融合随机深度网络和多尺度卷积的关系网络——SDM-RNET.首先在模型嵌入模块引入随机深度网络用于加深模型深度,然后在特征提取阶段采用多尺度深度可分离卷积替代普通卷积进行特征融合,经过骨干网络后再采用深浅层特征融合获取更丰富的图像特征,最终学习预测出图像的类别.在mini-ImageNet、RP2K、Omniglot这3个数据集上对比该方法与其他小样本图像分类方法,结果表明在5-way 1-shot和5-way 5-shot分类任务上该方法准确率最高.     

采用融合卷积网的图像分类算法

目前,卷积神经网络已成为视觉对象识别的主流机器学习方法。有研究表明,网络层数越深,所提取的深度特征表征能力越强。然而,当数据集规模不足时,过深的网络往往容易过拟合,深度特征的分类性能将受到制约。因此,提出了一种新的卷积神经网络分类算法：并行融合网FD-Net。以网络融合的方式提高特征的表达能力,并行融合网首先组织2个相同的子网并行提取图像特征,然后使用精心设计的特征融合器将子网特征进行多尺度融合,提取出更丰富、更精确的融合特征用于分类。此外, 采用了随机失活和批量规范化等方法协助特征融合器去除冗余特征,并提出了相应的训练策略控制计算开销。最后,分别以经典的ResNet、InceptionV3、DenseNet和MobileNetV2作为基础模型,在UECFOOD-100和Caltech101等数据集上进行了深入的研究和评估。实验结果表明,并行融合网能在有限的训练样本上训练出识别能力更强的分类模型,有效提高图像的分类准确率。     

融合多维度卷积神经网络的肺结节分类方法

针对CT图像肺结节分类任务中分类精度低,假阳性高的问题,提出了一种加权融合多维度卷积神经网络的肺结节分类模型,该模型包含两个子模型：基于二维图像的多尺度密集卷积网络模型,以捕获更宽泛的结节变化特征并促进特征重用;基于三维图像的三维卷积神经网络模型,以充分利用结节空间上下文信息。使用二维和三维CT图像训练子模型,根据子模型分类误差计算其权重,对子模型分类结果进行加权融合,得到最终分类结果。该模型在公共数据集LIDC-IDRI上分类准确率达到94.25%,AUC值达到98%。实验结果表明,加权融合多维度模型可以有效地提升肺结节分类性能。     

基于双线性CNN与DenseBlock的导光板标记线缺陷检测

导光板标记线检测是导光板制造品控中的一个重要步骤, 但在使用传统图像算法进行检测的过程中, 有大量的气泡、严重污染和无标记线的情况存在. 因有大量气泡, 严重污染和无标记线的情况造成人工特征难以设计, 因此, 使用基于卷积网络的方法来代替人工特征设计进行缺陷检测. DenseNet 卷积神经网络较其他分类神经网络具有参数较少, 梯度收敛稳定等特点. 因DenseNet 卷积神经网络中使用特征融合的思想, 保证了图片分类准确率. 通过迁移学习的方法, 将训练得到的DenseNet 网络权重迁移到Bilinear-CNN算法进行训练, 提升卷积神经网络局部注意力, 提高图像分类准确率. 通过实现结果表明, 所提方法具有可行性, 相比于V2-ResNet-101网络结构, 准确率提升至95.53%, 参数减少了97.2%, 平均单张图像检测时间减少25%.     

基于卷积神经网络与多特征融合恶意代码分类方法

为了减小加壳、混淆技术对恶意代码分类的影响并提高准确率,提出一种基于卷积神经网络和多特征融合的恶意代码分类方法,以恶意代码灰度图像和带有API函数调用与操作码的混合序列为特征,设计基于卷积神经网络的多特征融合分类器。该分类器由图像组件、序列组件和融合组件构成,经训练后用于检测恶意代码类别。实验结果表明,相比目前已有的HYDRA、Orthrus等方法,该方法的分类准确率和宏F₁值更高,表明该方法能减小加壳、混淆技术影响,更准确地分类恶意代码。     

遥感图像飞机目标分类的卷积神经网络方法

目的 遥感图像飞机目标分类,利用可见光遥感图像对飞机类型进行有效区分,对提供军事作战信息有重要意义。针对该问题,目前存在一些传统机器学习方法,但这些方法需人工提取特征,且难以适应真实遥感图像的复杂背景。近年来,深度卷积神经网络方法兴起,网络能自动学习图像特征且泛化能力强,在计算机视觉各领域应用广泛。但深度卷积神经网络在遥感图像飞机分类问题上应用少见。本文旨在将深度卷积神经网络应用于遥感图像飞机目标分类问题。方法 在缺乏公开数据集的情况下,收集了真实可见光遥感图像中的8种飞机数据,按大致4∶1的比例分为训练集和测试集,并对训练集进行合理扩充。然后针对遥感图像与飞机分类的特殊性,结合深度学习卷积神经网络相关理论,有的放矢地设计了一个5层卷积神经网络。结果 首先,在逐步扩充的训练集上分别训练该卷积神经网络,并分别用同一测试集进行测试,实验表明训练集扩充有利于网络训练,测试准确率从72.4%提升至97.2%。在扩充后训练集上,分别对经典传统机器学习方法、经典卷积神经网络LeNet-5和本文设计的卷积神经网络进行训练,并在同一测试集上测试,实验表明该卷积神经网络的分类准确率高于其他两种方法,最终能在测试集上达到97.2%的准确率,其余两者准确率分别为82.3%、88.7%。结论 在少见使用深度卷积神经网络的遥感图像飞机目标分类问题上,本文设计了一个5层卷积神经网络加以应用。实验结果表明,该网络能适应图像场景,自动学习特征,分类效果良好。     

Fine-Grained Pornographic Image Recognition with Multi-Instance Learning

Image has become an essential medium for expressing meaning and disseminating information. Many images are uploaded to the Internet, among which some are pornographic, causing adverse effects on public psychological health. To create a clean and positive Internet environment, network enforcement agencies need an automatic and efficient pornographic image recognition tool. Previous studies on pornographic images mainly rely on convolutional neural networks (CNN). Because of CNN’s many parameters, they must rely on a large labeled training dataset, which takes work to build. To reduce the effect of the database on the recognition performance of pornographic images, many researchers view pornographic image recognition as a binary classification task. In actual application, when faced with pornographic images of various features, the performance and recognition accuracy of the network model often decrease. In addition, the pornographic content in images usually lies in several small-sized local regions, which are not a large proportion of the image. CNN, this kind of strong supervised learning method, usually cannot automatically focus on the pornographic area of the image, thus affecting the recognition accuracy of pornographic images. This paper established an image dataset with seven classes by crawling pornographic websites and Baidu Image Library. A weakly supervised pornographic image recognition method based on multiple instance learning (MIL) is proposed. The Squeeze and Extraction (SE) module is introduced in the feature extraction to strengthen the critical information and weaken the influence of non-key and useless information on the result of pornographic image recognition. To meet the requirements of the pooling layer operation in Multiple Instance Learning, we introduced the idea of an attention mechanism to weight and average instances. The experimental results show that the proposed method has better accuracy and F1 scores than other methods.     

基于改进全局—局部注意网络的室内场景识别方法

由于卷积神经网络(CNN)大多侧重于全局特征学习,忽略了包含更多细节的局部特征信息,使得室内场景识别的准确率难以提高。针对这一问题,提出了基于改进全局—局部注意网络(GLANet)的室内场景识别方法。首先,利用GLANet捕捉场景图像的全局特征和局部特征,增加图像特征中的细节信息;然后,在局部网络中引入non-local注意力模块,通过注意力图和特征图的卷积来进一步保留图像的细节特征,最后融合网络不同阶段的多种特征进行分类。通过在MIT Indoor67和SUN397数据集上的训练和验证,所提方法的识别准确率与LGN方法相比分别提高了1.98%和3.07%。实验结果表明,该算法能够有效捕获全局语义信息和精细的局部细节,显著提高了识别准确率。     

融合VAE和StackGAN的零样本图像分类方法

零样本分类算法旨在解决样本极少甚至缺失类别情况下的分类问题。随着深度学习的发展,生成模型在零样本分类中的应用取得了一定的突破,通过生成缺失类别的图像,将零样本图像分类转化为传统的基于监督学习的图像分类问题,但生成图像的质量不稳定,如细节缺失、颜色失真等,影响图像分类准确性。为此,提出一种融合变分自编码(variational auto-encoder, VAE)和分阶段生成对抗网络(stack generative adversarial networks, StackGAN)的零样本图像分类方法,基于VAE/GAN模型引入StackGAN,用于生成缺失类别的数据,同时使用深度学习方法训练并获取各类别的句向量作为辅助信息,构建新的生成模型stc-CLS-VAEStackGAN,提高生成图像的质量,进而提高零样本图像分类准确性。在公用数据集上进行对比实验,实验结果验证了本文方法的有效性与优越性。     

4D卷积神经网络的自闭症功能磁共振图像分类

静息态功能磁共振图像是随着时间变化的一系列三维图像。已有的3D卷积过程本质上是对三维图像数据或二维图像+时间维数据进行处理,无法有效地融合静息态功能磁共振图像的时间轴信息。为此,本文提出了新型的4D卷积神经网络识别模型。具体而言,通过对输入的fMRI使用四维卷积核执行四维卷积,在自闭症患者的功能磁共振图像中,从空间和时间上提取特征,从而捕获图像在时间序列上的变化信息。所开发的模型从输入图像中生成多个信息通道,最终的特征表示结合了所有通道的信息。实验结果表明,在保证模型泛化性能的前提下,该方法融合了功能像的全局信息,并且采集了功能像随时间变化的趋势信息,进而解决了用卷积神经网络处理三维图像随时间变化的分类问题。     

融合语法规则的双通道中文情感模型分析

针对使用中文文本进行情感分析时,忽略语法规会降低分类准确率的问题,提出一种融合语法规则的双通道中文情感分类模型CB_Rule。首先设计语法规则提取出情感倾向更加明确的信息,再利用卷积神经网络（CNN）的局部感知特点提取出语义特征;然后考虑到规则处理时可能忽略上下文的问题,使用双向长短时记忆（Bi-LSTM）网络提取包含上下文信息的全局特征,并对局部特征进行融合补充,从而完善CNN模型的情感特征倾向信息;最后将完善后的特征输入到分类器中进行情感倾向判定,完成中文情感模型的构建。在中文电商评论文本数据集上将所提模型与融合语法规则的Bi-LSTM中文情感分类方法R-Bi-LSTM以及融合句法规则和CNN的旅游评论情感分析模型SCNN进行对比,实验结果表明,所提模型在准确率上分别提高了3.7个百分点和0.6个百分点,说明CB_Rule模型具有很好的分类效果。     

结合双语义数据增强与目标定位的细粒度图像分类

细粒度图像分类旨在对属于同一基础类别的图像进行更细致的子类划分,其较大的类内差异和较小的类间差异使得提取局部关键特征成为关键所在。提出一种结合双语义数据增强与目标定位的细粒度图像分类算法。为充分提取具有区分度的局部关键特征,在训练阶段基于双线性注意力池化和卷积块注意模块构建注意力学习模块和信息增益模块,分别获取目标局部细节信息和目标重要轮廓这2类不同语义层次的数据,以双语义数据增强的方式提高模型准确率。同时,在测试阶段构建目标定位模块,使模型聚焦于分类目标整体,从而进一步提高分类准确率。实验结果表明,该算法在CUB-200-2011、FGVC Aircraft和Stanford Cars数据集中分别达到89.5%、93.6%和94.7%的分类准确率,较基准网络Inception-V3、双线性注意力池化特征聚合方式以及B-CNN、RA-CNN、MA-CNN等算法具有更好的分类性能。     

自适应迁移鲁棒特征的个性化联邦医学图像分类

目的 针对联邦学习中多中心医学数据的异质性特征导致全局模型性能不佳的问题,提出一种基于特征迁移的自适应个性化联邦学习算法（adaptive personalized federated learning via feature transfer, APFFT）。方法 首先,为降低全局模型中异质性特征信息影响,提出鲁棒特征选择网络（robust feature selection network, RFS-Net）构建个性化本地模型。RFS-Net通过学习两个迁移权重分别确定全局模型向本地模型迁移时的有效特征以及特征迁移的目的地,并构建基于迁移权重的迁移损失函数以加强本地模型对全局模型中有效特征的注意力,从而构建个性化本地模型。然后,为过滤各本地模型中异质性特征信息,利用自适应聚合网络（adaptive aggregation network, AANet）聚合全局模型。AA-Net基于全局模型交叉熵变化更新迁移权重并构建聚合损失,使各本地模型向全局模型迁移鲁棒特征,提高全局模型的特征表达能力。结果 在3种医学图像分类任务上与4种现有方法进行比较实验,在肺结核肺腺癌分类任务中,各中心曲线...     

基于图像聚类的交通标志CNN快速识别算法

为了提高交通标志图像识别的准确性和实时性,提出一种基于图像聚类的交通标志CNN快速识别算法。利用图像聚类算法对原始数据集进行样本优化;采用多种图像预处理操作使样本整体质量进一步提升;构造了深度为9的CNN结构,通过多次训练得到最终的网络模型,将待识别的图像输入到CNN模型来实现自动识别。在德国交通标志数据集（German traffic sign recognition benchmark, GTSRB）和比利时交通标志数据集（Belgium traffic sign dataset, BTSD）上证明了算法的有效性,单张图片的识别速度只需0.2 s,识别精度高达98.5%以上。本算法具有识别速度快、准确率高的特点,可为智能驾驶的可靠性和安全性提供理论依据和技术支持。     

An improved convolutional neural network with an adaptable learning rate towards multi-signal fault diagnosis of hydraulic piston pump

Hydraulic piston pump is a vital component of hydraulic transmission system and plays a critical role in some modern industrials. On account of the deficiencies of traditional fault diagnosis in preprocessing of original data and feature extraction, the intelligent methods based on deep learning accomplish the automatic learning of fault information by integrating feature extraction and classification. As a popular deep learning model, convolutional neural network (CNN) has been demonstrated to be potent and effective in image classification. In this research, an improved intelligent method based on CNN with adapting learning rate is constructed for fault diagnosis of a hydraulic piston pump. Firstly, three raw signals are converted into two dimensional time–frequency images by continuous wavelet transform, including vibration signal, pressure signal and sound signal. Secondly, an improved deep CNN model is built with an adaptive learning rate strategy for identifying the different fault types. Moreover, t-distributed stochastic neighbor embedding is employed to visualize the distribution of features learned by the main layers of CNN model. Confusion matrix is used to analyze the classification accuracy of each fault type. Compared with the CNN model without adapting learning rate, the improved model achieves a higher accuracy based on the selected three kinds of signals. Experiments indicate that the improved CNN model can effectively and accurately identify various faults for a hydraulic piston pump.     

基于word embedding和CNN的情感分类模型

尝试将word embedding和卷积神经网络（CNN）相结合来解决情感分类问题。首先,利用Skip-Gram模型训练出数据集中每个词的word embedding,然后将每条样本中出现的word embedding组合为二维特征矩阵作为卷积神经网络的输入;此外,每次迭代训练过程中,输入特征也作为参数进行更新。其次,设计了一种具有3种不同大小卷积核的神经网络结构,从而完成多种局部抽象特征的自动提取过程。与传统机器学习方法相比,所提出的基于word embedding和CNN的情感分类模型成功将分类正确率提升了5.04%。