一种基于改进的卷积神经网络的人脸表情识别方法

针对人脸表情识别的准确率较低、鲁棒性较差的问题,本文提出一种加深层数的卷积神经网络,将卷积神经网络LeNet的2层卷积、2层池化、一层全连接分别修改为4层卷积、4层池化、2层全连接.首先对人脸表情图像进行关键点定位、人脸裁剪、图像归一化等预处理,然后利用卷积层提取人脸图像的低维度和高维度的特征信息,池化层对提取的人脸特征信息进行降维处理.最后采用softmax分类器对训练样本图像的表情进行分类识别.为了提高表情识别的准确率,在表情训练集中加入了自制的标注图片集.仿真对比实验表明改进的模型精度更高、损失曲线更平滑,验证了改进网络的有效性.     

基于深度卷积神经网络的高光谱遥感图像分类

传统的高瀑布图像分类模型只考虑光谱特征信息,忽略了图像空间结构信息在分类中的重要作用。为提高高光谱遥感图像的分类精度,提出一种同时利用高瀑布图像的光谱信息和空间信息的深度卷积神经网络分类模型。通过对低层特征自动分层地学习来提取更加抽象的高层特征,提取的特征具有平移、缩放及其他形式扭曲等高度不变性;基于学习到的深度特征,用logistic回归分类器进行分类训练。高光谱数据实验结果表明,深度卷积神经网络模型能够提高高光谱遥感图像的分类精度,从而验证了深度卷积神经网络进行高瀑布图像分类的可行性和有效性。     

基于卷积神经网络的生活垃圾图像分类模型设计

利用基于深度学习的VGG-16卷积神经网络模型,对涵盖4个大类243个小类生活垃圾的77656张图像进行分类检测识别.为了保证模型检测的准确性,先引入Retinex算法对图像进行增强处理,然后对分类交叉熵损失函数进行改进,加入L1正则化和L2正则化,构建新的损失函数.实验结果显示,使用原VGG-16网络模型对垃圾图像进行分类,准确率为94.43％,损失值为0.53;引入Retinex算法对图像进行增强处理后,准确率为95.56％,损失值为0.36;在损失函数中加入L1或者L2正则化后,分类准确率较原网络模型有较小幅度的提升;采用改进后的交叉熵损失函数之后,准确率达97.67％,损失值仅为0.18.     

基于嵌入式平台的安全帽实时检测方法

基于深度学习实现施工现场人员是否佩戴安全帽的检测方法因卷积神经网络层数多、结构复杂、计算量庞大,难以在嵌入式平台上实现实时检测。针对该问题,提出一种基于改进YOLOv4-Tiny的轻量化网络算法。该算法首先通过改进特征提取网络进一步融合多尺度特征信息以提高对小目标区域的识别能力;其次通过引入EIOU损失函数提高定位精确度以及模型收敛速度;最后采用聚类算法K-means++提取先验框中心点,选取更为合适的先验框,用于提高检测的精度及速度。实验结果表明,采用改进后的算法在嵌入式平台上进行安全帽佩戴检测,均值平均精度达到92.47%,较YOLOv4-Tiny提高了12.91%,实现了每秒20.16帧的实时检测速度,达到了实时检测的要求。     

基于深度卷积神经网络的羽绒图像识别

由于图像中羽绒形态及其多样性,传统的图像识别方法难以正确识别羽绒分拣图像中的羽绒类型,其识别精度也难以达到实际生产的要求.为解决上述问题,构造了一种用于羽绒类型识别的深度卷积神经网络,并对其权值初始化方法进行了改进.首先利用视觉显著性模型提取羽绒图像的显著部分,然后将图像的显著部分输入到稀疏自动编码器中进行训练,得到一组符合数据集统计特性的卷积核集合.最后采用Inception及其变种模块实现深度卷积神经网络的构造,通过增加网络深度来提高网络的识别精度.试验结果表明,用所构造的深度卷积神经网络对羽绒图像识别的精度较传统卷积神经网络的提高了2.7%,且改进的权值初始化方法使网络的收敛速度提高了25.5%.     

基于智能手机感知的人体运动状态深度识别

为提高智能手机对人体运动状态识别的准确率,提出一种基于并联卷积神经网络（PCNN）的深度识别方法.首先,使用三维数据矩阵规范传感器数据输入格式;其次,使用2个PCNN分别对人体运动的加速度传感器和陀螺仪数据进行卷积和池化操作,实现部分权重共享;最后,在全连接层对两组卷积神经网络进行合并,并使用softmax函数对人体运动状态进行分类.实验结果表明,采用该方法可以从传感器原始数据中提取人体运动状态的深层特征,与传统的机器学习方法相比较,提高了运动状态的识别率.     

面向面部表情识别的双通道卷积神经网络

面部表情识别是机器感知人类情绪变化的重要途径,但表情识别受不同个体及情绪强弱差异影响较大,难以手动设计准确的特征.提出一种基于双通道卷积神经网络的面部表情识别方法,首先对采集得到的人脸图像进行预处理以限制分析范围,同时分析人脸灰度图像与对应的LBP图像以兼顾全局与细节特征;针对双通道输入数据,利用不同参数的卷积神经网络自动提取面部特征,通过加权融合分类网络进行特征融合,并利用softmax分类不同表情.实验结果表明,该算法能够以较高的准确率识别6种基本面部表情(高兴、悲伤、愤怒、沮丧、恐惧及惊讶).该方法性能优于基于手动设计特征的面部表情识别方法及单通道CNN方法,相比于其他双通道CNN方法,能通过更简单的处理得到近似的识别结果.     

基于卷积神经网络的视觉闭环检测研究

闭环检测是视觉SLAM中很重要的一部分,成功地检测出闭环能减小定位算法所产生的累积里程漂移.鉴于深度卷积神经网络在分类问题上的优越表现,本文首次将应用于图像分类的vgg16-places365卷积神经网络模型应用于视觉SLAM闭环检测中,将配准数据输入训练好的该卷积神经网络,其各个隐藏层的输出对应于图像特征表示.然后通过实验比较选用匹配精度较高的中间层完成场景特征提取,通过计算场景特征的相似性得到闭环区域.最后在闭环检测数据集上进行实验测试.测试结果表明,相比于传统的闭环检测方法,vgg16-places365卷积神经网络模型在相同召回率条件下准确率要高约3%;对于特征提取时间,在CPU上要快约5~10倍,而在GPU上更是比传统人工设计特征的闭环检测快近100倍.     

基于多尺度条件生成对抗网络血细胞图像分类检测方法

针对血细胞图像中白细胞样本较少和生成细胞图像细节不清晰,导致检测精度较低的问题,提出基于多尺度鉴别器的条件生成对抗网络. 该网络通过生成并添加大量逼真的白细胞图像到分类检测网络训练集的方式,实现对血细胞图像的生成和分类检测. 在现有条件生成对抗网络真假鉴别器中,引入多尺度卷积核、池化域并在通道上拼接,提升鉴别器对微观细节纹理特征和宏观几何特征的鉴别能力;引入梯度相似性损失函数,以提高生成细胞图像的亮度及边缘清晰度,提升图像的真实感. 实验证明,在图像生成阶段,增加多尺度鉴别器和梯度相似性损失函数提高了生成细胞图像的质量;在图像分类检测阶段,对比仅有真实数据训练的情况,增加细胞样本多样性使细胞分类检测的平均精度由90.4%提升至94.7%.     

基于混合特征提取的细粒度图像识别方法

由于细粒度图像类内差异大、类间差异小的特点，导致其识别具有较大的难度，针对该问题，提出了一种基于混合特征提取的细粒度图像识别方法。借助混合增强(Mixup)思想混合卷积神经网络中间层，提取类内和类间的特征信息，并通过非局部模块加强模型提取特征的能力。同时，为了降低Mixup方法引入的噪声和歧义，设计了与训练过程耦合的多损失函数。该模型在广泛使用的公开细粒度图像数据集CUB-200-2011和Stanford Cars上分别达到了87.4%和93.8%的识别精度，与多个基线方法相比有显著的性能提升。     

基于卷积神经网络的电子鼻分类识别

在混合气体识别的研究中,针对目前电子鼻应用于化工污染物种类监测时难以达到理想精度的问题,提出了一个基于卷积神经网络的气体分类识别算法.首先利用卷积神经网络的自适应特征提取能力,有效降低原始数据对后续操作的影响;其次进行多次实验训练,对卷积神经网络进行参数优化,提高网络模型性能;最后将提出的卷积神经网络算法与BP神经网络算法分别应用于加州大学公开数据集中一氧化碳和乙烯混合气体的实验数据中.实验结果表明,卷积神经网络算法对此数据集的气体种类检测准确率达到93%,比BP神经网络算法应用于气体识别时精度更高、误差更小,为电子鼻系统气体种类检测提供了一种新的方法.     

基于Gabor及深度神经网络的葡萄种子分类

种子成熟度需要受过长期训练的专家通过肉眼进行观察和判断。为了改变传统人工经验判断的方式,该文提出了一种基于Gabor小波特征提取及深度神经网络的葡萄种子图像分类识别算法,以便实现高效、准确的分类识别效果。首先,利用背景差分法在背景图像中分割出兴趣目标,从而完成图像的预处理。然后,通过改进的Gabor小波特征提取,使得Gabor滤波后的图像具有更多的细节纹理信息。最后,将深度卷积神经网络和提取到的纹理特征信息相结合进行分类。实验结果表明,基于机器学习的葡萄种子成熟度识别是切实可行的。且相比于其他类似分类算法,本文算法的图像分类精度有了一定的改善。     

基于多学习单元卷积神经网络的雷达辐射源信号识别

现有基于人工提取特征的复杂体制雷达辐射源信号识别方法时效性低,识别准确率不佳. 为此,提出了一种基于多学习单元卷积神经网络的识别方法. 首先对辐射源信号的模糊函数进行高斯平滑,以校正噪声带来的毛刺与畸变;然后提取其正交切片作为进一步的特征提取对象;最后构建多学习单元卷积神经网络,学习和提取正交切片深层、泛在的特征,并通过softmax分类器进行分类识别. 仿真实验结果表明,所提方法在信噪比为-2 dB时对6类典型雷达信号的整体平均识别率均保持在99.86%以上,即便是在-6 dB环境中,雷达信号的识别率也可达到88.50%,在极低信噪比条件下具有良好的性能和可行性.     

基于3D-CBAM注意力机制的人体动作识别

针对已有的动作识别方法的特征提取不足、识别率较低等问题,结合双流网络、3D卷积神经网络和卷积LSTM网络的优势,提出一种融合模型. 该融合模型为了更好地提取人体动作特征,采用SSD目标检测方法将人体目标分割出作为局部特征和原视频的全局特征共同训练,并采用后期融合进行分类; 将3D卷积块注意模块采用shortcut结构的方式融合到3D卷积神经网络中,加强神经网络对视频的通道和空间特征提取; 并且通过将神经网络中部分3D卷积层替换为ConvLSTM层的方法,更好地得到视频的时序关系. 实验在公开的KTH数据集     

基于卷积神经网络的多类运动想象脑电信号识别

针对传统多类运动想象（MI）脑电信号的识别方法须进行繁琐的预处理以及特征提取问题,提出基于深度学习的MI信号自动分类方法.在样本表示方面,提出将多通道脑电（EEG）信号转化为一维序列信号处理,在增加样本数量的同时又能够忽略与通道位置相关的空间信息的影响;根据输入信号的特点,采用多层一维卷积神经网络学习不同运动想象状态时脑电信号中的时频信息,自动完成特征提取和分类工作. 将所提出的方法在公共数据集上与多种方法进行比较,并完成对实际采集数据集的分类. 利用所提方法在不需要先验知识的条件下,对脑电信号进行端到端的学习. 结果表明该方法可以获得更高的多分类准确率以及降低个体差异对分类的影响. 所提出的方法有利于促进基于MI 的脑机接口系统的开发.     

一种基于多模态特征融合的骨质疏松评估方法

针对现有骨质疏松评估中诊断依据单一、准确率低的问题,综合考虑骨骼图像数据和问卷数据,首先提出一种基于深度神经网络的多模态特征融合骨质疏松评估方法;然后,针对骨骼图像特征较浅、结构固定的特点,使用Unet进行图像分割预处理,去除冗余信息以提升分类准确性;最后,针对普通卷积操作在把握全局信息方面的不足,提出采用基于non-local模块的卷积神经网络来进一步丰富特征信息.交叉验证结果表明,提出的多模态特征融合方法与仅单独使用图像数据或问卷数据的机器学习方法相比具有明显的优势,分类准确率分别提升了3.2%和22.3%.     

基于稀疏滤波神经网络的智能调制识别

针对传统调制识别中特征提取依赖人工经验的问题,该文提出了一种基于抗噪预处理及稀疏滤波卷积神经网络的智能通信调制识别算法。该算法将调制信号的循环谱作为卷积神经网络的输入图像,并引入低秩表示算法去除循环谱图中的噪声及干扰。在有监督训练卷积神经网络之前,该文设计了一种新型的稀疏滤波准则对网络进行无监督的逐层预训练,从而提升了泛化性能。仿真表明算法在信噪比为0 dB时仍可达94.2%的识别准确率,优于传统方法及相关深度学习方法。     

Jamming Recognition Based on Feature Fusion and Convolutional Neural Network

The complicated electromagnetic environment of the BeiDou satellites introduces various types of external jamming to communication links, in which recognition of jamming signals with uncertainties is essential. In this work, the jamming recognition framework proposed consists of feature fusion and a convolutional neural network (CNN). Firstly, the recognition inputs are obtained by prepossessing procedure, in which the 1-D power spectrum and 2-D time-frequency image are accessed through the Welch algorithm and short-time Fourier transform (STFT), respectively. Then, the 1D-CNN and residual neural network (ResNet) are introduced to extract the deep features of the two prepossessing inputs, respectively. Finally, the two deep features are concatenated for the following three fully connected layers and output the jamming signal classification results through the softmax layer. Results show the proposed method could reduce the impacts of potential feature loss, therefore improving the generalization ability on dealing with uncertainties.     

深度连续卷积神经网络模型构建与性能分析

为了提升卷积神经网络特征提取能力,设计了一种基于连续卷积的深度卷积神经网络模型.该模型采用小尺度的卷积核来更细致地提取局部特征,并借助连续的两个卷积层增加模型的非线性表达能力,结合Dropout技术降低神经元之间的相互依赖,利用抑制网络过拟合对模型进行优化.人脸表情、手写数字字符和彩色图像的目标识别实验表明,在图像较为复杂时,该模型在识别的准确性和泛化性能上比手工特征提取方法及一般的2、3层卷积结构具有明显的优势.