基于模态特异及模态共享特征信息的多模态细粒度检索

跨模态检索的目标是用户给定任意一个样本作为查询样例,系统检索得到与查询样例相关的各个模态样本,多模态细粒度检索在跨模态检索基础上强调模态的数量至少大于两个,且待检索样本的分类标准为细粒度子类,存在多模态数据间的异构鸿沟及细粒度样本特征差异小等难题。引入模态特异特征及模态共享特征的概念,提出一种多模态细粒度检索框架MS2Net。使用分支网络及主干网络分别提取不同模态数据的模态特异特征及模态共享特征,将两种特征通过多模态特征融合模块进行充分融合,同时利用各个模态自身的特有信息及不同模态数据间的共性及联系,增加高维空间向量中包含的语义信息。针对多模态细粒度检索场景,在center loss函数的基础上提出multi-center loss函数,并引入类内中心来聚集同类别且同模态的样本,根据聚集类内中心来间接聚集同类别但模态不同的样本,同时消减样本间的异构鸿沟及语义鸿沟,增强模型对高维空间向量的聚类能力。在公开数据集FG-Xmedia上进行一对一与一对多的模态检索实验,结果表明,与FGCrossNet方法相比,MS2Net方法 mAP指标分别提升65%和48%。     

基于多模态融合的人脸反欺骗算法研究

人脸反欺骗技术可以准确判断捕获的人脸图像是真实人脸还是虚假人脸,是人脸识别系统安全的重要保障.传统的人脸反欺骗方法主要是利用手工设计的特征,如LBP、HoG、SIFT、SURF和DoG来刻画真实人脸和虚假人脸之间的不同特征分布,但人工设计的特征难以适应无约束环境下(如光照、背景的变化)的人脸反欺骗问题.鉴于此,该文提出...     

多模态数据融合综述

随着当今信息技术的飞速发展,信息的存在形式多种多样,来源也十分广泛.不同的存在形式或信息来源均可被称之为一种模态,由两种或两种以上模态组成的数据称之为多模态数据.多模态数据融合负责将多个模态的信息进行有效的整合,汲取不同模态的优点,完成对信息的整合.自然现象具有十分丰富的特征,单一模态很难提供某个现象的完整信息.面对保...     

基于特征融合的多模态身份识别方法研究

研究了多模态身份识别问题,结合人脸和掌纹两种不同生理特征,提出了基于特征融合的多模态身份识别方法。对人脸和掌纹图像分别进行Gabor小波、二维主元变换(2DPCA)提取图像特征,根据新的权重算法,结合两种模态的特征,利用最邻近分类器进行分类识别。在AMP、ORL人脸库和Poly-U掌纹图像库中的实验结果表明,两种模态的融合能更多地给出决策分析所需的特征信息相比传统的单一模态的人脸或掌纹识别具有较高的识别率,更具安全性和准确性。     

多模态特征融合的视频记忆度预测

随着网络视频的爆炸式增长,视频记忆度成为热点研究方向。视频记忆度是衡量一个视频令人难忘的程度指标,设计自动预测视频记忆度的计算模型有广泛的应用和前景。当前对视频记忆度预测的研究多集中于普遍的视觉特征或语义因素,没有考虑深度特征对视频记忆度的影响。着重探索了视频的深度特征,在视频预处理后利用现有的深度估计模型提取深度图,将视频原始图像和深度图一起输入预训练的ResNet152网络来提取深度特征;使用TF-IDF算法提取视频的语义特征,并对视频记忆度有影响的单词赋予不同的权重;将深度特征、语义特征和从视频内容中提取的C3D时空特征进行后期融合,提出了一个融合多模态的视频记忆度预测模型。在MediaEval 2019会议提供的大型公开数据集（VideoMem）上进行实验,在视频的短期记忆度预测任务中达到了0.545（长期记忆度预测任务：0.240）的Spearman相关性,证明了该模型的有效性。     

特征金字塔融合的多模态行人检测算法

针对单模态行人检测在光照条件较差、目标部分遮挡、目标多尺度时检测效果较差的问题，提出了一种基于可见和红外双模态特征金字塔融合的行人检测算法。使用深度卷积神经网络代替传统的手工设计特征方式分别自动从可见模态及红外热模态的图片中提取单模态特征，根据ResNet（Residual Net）的阶段性特征图谱搭建特征金字塔网络，生成每个模态的特征金字塔，并将两个模态的特征金字塔进行逐层融合。选择深度学习通用目标检测算法--Faster R-CNN作为后续的目标定位与分类算法来解决多模态行人检测问题。在特征金字塔融合阶段，针对级联融合和较大值融合容易忽略弱特征，无法有效融合互补特征的问题，提出了一种锐化特征的特征金字塔融合方法，根据阈值强化突出强特征，互补叠加弱特征，有效利用每个模态的特征，进一步提高模型的检测效果。实验结果表明，特征金字塔聚合的多模态行人检测算法可以有效解决多模态行人检测问题，在KAIST数据集上的检测效果超过了目前该数据集上的最佳模型。     

基于多模态特征融合的动态视频摘要算法

技术可以从冗长的原始视频中提取出关键帧或关键镜头,生成简明紧凑的视频摘要,在基本概括了视频主要内容的基础上极大地缩短用户浏览时间。针对目前视频摘要算法普遍忽略视频中的运动信息而导致摘要缺乏逻辑性和故事性的问题,提出了一种基于多模态特征融合的动态视频摘要算法(MFFSN),采用了有监督的编码器-解码器的网络框架。在编码端通过深度神经网络提取原始视频帧的多尺度空间特征和光流图像的多尺度运动特征,利用运动引导注意力模块(Motion Guided Attention,MGA)进行时空注意力建模,对空间特征和运动特征进行有机融合得到多模态特征;在解码阶段,采用自注意力机制关注数据中的显著特征,再通过回归网络得到帧重要性分数;最后根据背包算法选择关键镜头生成动态摘要。在Sum Me基准数据集上的实验结果证明提出的MFFSN摘要算法优于现有的同类视频摘要算法。     

多模态特征融合的网络安全态势评估

近年来,我国各行各业的建设发展迅速。随着互联网技术的迅速普及,隐私泄露和信息安全事故频繁发生,网络安全隐患逐渐凸显。在此背景下,国内外研究人员提出了多种安全防护措施,如物理分析、网络结构分析、系统安全分析和网络安全态势感知(NSSA)等。NSSA技术首先用于模拟战场上的交战各方,然后据此规划战略和战术。     

深度多模态融合服装风格检索

目的 服装检索方法是计算机视觉与自然语言处理领域的研究热点,其包含基于内容与基于文本的两种查询模态。然而传统检索方法通常存在检索效率低的问题,且很少研究关注服装在风格上的相似性。为解决这些问题,本文提出深度多模态融合的服装风格检索方法。方法 提出分层深度哈希检索模型,基于预训练的残差网络ResNet（residual network）进行迁移学习,并把分类层改造成哈希编码层,利用哈希特征进行粗检索,再用图像深层特征进行细检索。设计文本分类语义检索模型,基于LSTM（long short-term memory）设计文本分类网络以提前分类缩小检索范围,再以基于doc2vec提取的文本嵌入语义特征进行检索。同时提出相似风格上下文检索模型,其参考单词相似性来衡量服装风格相似性。最后采用概率驱动的方法量化风格相似性,并以最大化该相似性的结果融合方法作为本文检索方法的最终反馈。结果 在Polyvore数据集上,与原始ResNet模型相比,分层深度哈希检索模型的top5平均检索精度提高11.6%,检索速度提高2.57 s/次。与传统文本分类嵌入模型相比,本文分类语义检索模型的top5查准率提高29.96%,检索速度提高16.53 s/次。结论 提出的深度多模态融合的服装风格检索方法获得检索精度与检索速度的提升,同时进行了相似风格服装的检索使结果更具有多样性。     

基于多模态注意力机制的跨模态哈希网络

深度跨模态哈希算法（deep cross-modal Hash,DCMH）可以结合哈希算法存储成本低、检索速度快的优点,以及深度神经网络提取特征的强大能力,得到了越来越多的关注。它可以有效地将模态的特征和哈希表示学习集成到端到端框架中。然而在现有的DCMH方法的特征提取中,基于全局表示对齐的方法无法准确定位图像和文本中有语义意义的部分,导致在保证检索速度的同时无法保证检索的精确度。针对上述问题,提出了一种基于多模态注意力机制的跨模态哈希网络（HX＿MAN）,将注意力机制引入到DCMH方法中来提取不同模态的关键信息。利用深度学习来提取图像和文本模态的全局上下文特征,并且设计了一种多模态交互门来将图像和文本模态进行细粒度的交互,引入多模态注意力机制来更精确地捕捉不同模态内的局部特征信息,将带有注意的特征输入哈希模块以获得二进制的哈希码;在实行检索时,将任一模态的数据输入训练模块中来获得哈希码,计算该哈希码与检索库中哈希码的汉明距离,最终根据汉明距离按顺序输出另一种模态的数据结果。实验结果表明：HX＿MAN模型与当前现有的DCMH方法相比更具有良好的检索性能,在保证检索速度的同时,能够更准确...     

基于特征融合的无监督跨模态哈希

已有的无监督跨模态哈希（UCMH）方法主要关注构造相似矩阵和约束公共表征空间的结构,忽略了2个重要问题：一是它们为不同模态的数据提取独立的表征用以检索,没有考虑不同模态之间的信息互补;二是预提取特征的结构信息不完全适用于跨模态检索任务,可能会造成一些错误信息的迁移。针对第一个问题,提出一种多模态表征融合结构,通过对不同模态的嵌入特征进行融合,从而有效地综合来自不同模态的信息,提高哈希码的表达能力,同时引入跨模态生成机制,解决检索数据模态缺失的问题;针对第二个问题,提出一种相似矩阵动态调整策略,在训练过程中用学到的模态嵌入自适应地逐步优化相似矩阵,减轻预提取特征对原始数据集的偏见,使其更适应跨模态检索,并有效避免过拟合问题。基于常用数据集Flickr25k和NUS-WIDE进行实验,结果表明,通过该方法构建的模型在Flickr25k数据集上3种哈希位长检索的平均精度均值较DGCPN模型分别提高1.43%、1.82%和1.52%,在NUS-WIDE数据集上分别提高3.72%、3.77%和1.99%,验证了所提方法的有效性。     

多模态特征融合的长视频行为识别方法

行为识别技术在视频检索具有重要的应用价值;针对基于卷积神经网络的行为识别方法存在的长时序行为识别能力不足、尺度特征提取困难、光照变化及复杂背景干扰等问题,提出一种多模态特征融合的长视频行为识别方法;首先,考虑到长时序行为帧间差距较小,易造成视频帧的冗余,基于此,通过均匀稀疏采样策略完成全视频段的时域建模,在降低视频帧冗余度的前提下实现长时序信息的充分保留;其次,通过多列卷积获取多尺度时空特征,弱化视角变化对视频图像带来的干扰;后引入光流数据信息,通过空间注意力机制引导的特征提取网络获取光流数据的深层次特征,进而利用不同数据模式之间的优势互补,提高网络在不同场景下的准确性和鲁棒性;最后,将获取的多尺度时空特征和光流信息在网络的全连接层进行融合,实现了端到端的长视频行为识别;实验结果表明,所提方法在UCF101和HMDB51数据集上平均精度分别为97.2％和72.8％,优于其他对比方法,实验结果证明了该方法的有效性.     

基于模态相关性学习的细粒度分类

针对单模态细粒度分类方法难以区分图像间细微差异的问题,将多模态融合方法引入到细粒度分类任务中,充分利用多模态数据的相关性和互补性,提出了一种基于模态相关性学习的细粒度分类方法。该方法分为两个阶段,首先考虑到图像和文本数据之间的对应关系,利用它们的匹配程度作为约束来进行模型的预训练;接着,加载上一步得到的网络参数,先提取多模态特征,再利用文本特征指导图像特征的生成;最后,基于融合后的特征进行细粒度分类。该方法在UPMC-Food101、MEP-3M-MEATS和MEP-3M-OUTDOORS数据集上进行训练测试,分别达到91.13%、82.39%和93.17%的准确率。实验结果表明,该方法相对于传统的多模态融合方法具有更好的性能,是一种有效的细粒度分类方法。     

一种基于最小哈希的二值特征匹配方法

特征匹配是图像识别中一个基本研究问题。常用的匹配方式一般是基于贪婪算法的线性扫描方式,但只适用于低维数据。当数据维数超过一定程度时,这些匹配方法的时间效率将会急剧下降,甚至不强于强力线性扫描方法。本文提出一种基于最小哈希的二值特征匹配方法。通过最小哈希函数映射变换操作,将原始特征集合分成多个子集合,并将一个在超大集合下内查找相邻元素的问题转化为在一个很小的集合内查找相邻元素的问题,计算量有所下降。使用Jaccard距离度量的最小哈希函数能最大限度地保证原始数据中相似的向量对在哈希变换后依然相似。实验表明这种匹配方法应用在二值特征上时,可以获得比KD-Tree更好的匹配效果。      

基于多语义特征融合的图像检索

多媒体技术的发展导致数字图像迅速增长,如何根据语义特征高效检索出满足用户要求的图像,已成为当前各行业迫切需要解决的问题。为此提出一种基于颜色、纹理和形状三种语义特征的图像检索方法,建立了颜色和纹理特征的语义描述,使用BP神经网络实现了低层视觉特征到高层语义特征的映射。选取Corel图像库作为测试图像库,实验通过与基于颜色语义特征的检索方法相比较,取得了良好的实验效果。     

基于YOLO的多模态特征差分注意融合行人检测

针对可见光模态与热红外模态间的差异问题和如何充分利用多模态信息进行行人检测,本文提出了一种基于YOLO的多模态特征差分注意融合行人检测方法.该方法首先利用YOLOv3深度神经网络的特征提取主干分别提取多模态特征;其次在对应多模态特征层之间嵌入模态特征差分注意模块充分挖掘模态间的差异信息,并经过注意机制强化差异特征表示进而改善特征融合质量,再将差异信息分别反馈到多模态特征提取主干中,提升网络对多模态互补信息的学习融合能力;然后对多模态特征进行分层融合得到融合后的多尺度特征;最后在多尺度特征层上进行目标检测,预测行人目标的概率和位置.在KAIST和LLVIP公开多模态行人检测据集上的实验结果表明,提出的多模态行人检测方法能有效解决模态间的差异问题,实现多模态信息的充分利用,具有较高的检测精度和速度,具有实际应用价值.     

基于双线性迭代量化的哈希图像检索方法

针对迭代量化哈希算法未考虑高维图像描述符中呈现出的自然矩阵结构,当视觉描述符由高维特征向量表示并且分配长二进制码时,投影矩阵需要昂贵的空间和时间复杂度的问题,提出一种基于双线性迭代量化的哈希图像检索方法。该方法使用紧凑的双线性投影而不是单个大型投影矩阵将高维数据映射到两个较小的投影矩阵中;然后使用迭代量化的方法最小化量化误差并生成有效的哈希码。在CIFAR-10和Caltech256两个数据集上进行实验,实现了与最先进的8种哈希方法相媲美的性能,同时具有更快的线性扫描时间和更小的内存占用量。结果表明,该方法可以减轻数据的高维性带来的影响,从而提高ITQ的性能,可广泛服务于高维数据长编码位的哈希图像检索应用。     

面向高维图像特征匹配的多次随机子向量量化哈希算法

为了解决高维图像特征的高效匹配问题,提出一种新的基于多次随机子向量量化哈希(MRSVQH)的索引算法.该算法根据随机选择的若干子向量的L2范数对特征向量进行量化,并根据量化值对特征向量进行散列,构建出哈希索引结构;为了提高搜索精度,类似的哈希索引结构被多次构建.搜索时仅考察与查询向量有相同哈希值的特征向量集合,缩减了搜索范围.实验数据表明,与经典的BBF和LSH算法相比,MRSVQH算法在图像特征的最近邻搜索精度和搜索速度方面都有较大的性能提升,在图像匹配和图像检索的应用中具有优势.