基于CNN的金属疲劳裂纹超声红外热像检测与识别方法研究

传统超声红外热像检测与识别金属疲劳裂纹主要是通过图像处理算法提取红外热图像的相关热特征,并与裂纹特征进行匹配,其过程过于繁琐,识别率较低且需要人工筛选有效特征。结合主动红外热成像技术以及卷积神经网络（Convolutional Neural Network,CNN）在金属结构无损检测与缺陷自动识别中的优势,提出了一种基于CNN的金属疲劳裂纹超声红外热像检测与识别方法。通过超声红外热成像装置对实验对象（文中为金属平板试件）进行检测,获取红外热图像并制作图像数据集。运用设计的卷积神经网络对不同尺寸裂纹的超声红外热图像进行特征提取与识别分类。此外,对所提出的方法与两种常见图像分类网络模型以及支持向量机的分类结果进行对比。实验结果表明,设计的卷积神经网络在该数据集上识别分类准确率为100%,优于其他网络模型和支持向量机的识别分类,可以有效检测与识别金属疲劳裂纹。     

面向小样本SAR图像识别的自注意力多尺度特征融合网络

合成孔径雷达（Synthetic Aperture Radar,SAR）图像标签难以大量获取,存在着大量小样本SAR数据集。SAR图像充满着散斑噪声,直接将卷积神经网络（Convolutional Neural Network,CNN）应用在小样本SAR数据集上难以提取有效特征。针对以上问题,本文提出了一种面向小样本SAR图像识别的自注意力多尺度特征融合网络。首先,将自注意力机制与幽灵模块相结合构建自注意力幽灵模块,并利用该模块替代经典的卷积操作提取SAR图像特征。其次,在网络中添加通道混洗单元以构建多尺度信息融合支路。最后,引入知识蒸馏对设计的网络进行压缩,进一步控制网络参数量。实验结果表明,本文方法在不同工作条件下采集的MSTAR数据集上具有出色的识别性能,在构建的小样本SAR数据集上也表现出良好的鲁棒性。      

基于通道注意力机制的视频人体行为识别

本文针对人体行为识别模型中鉴别能力有限的问题,同时避免双流中计算光流的较大时间成本,提出基于通道注意力机制和三维卷积时空注意力模型的行为识别方法。首先,该卷积网络模型使用ResNeXt残差模块,利用三维卷积核有效地提取视频帧时空特征。然后,在此基础上给每个残差模块增加通道注意力机制学习不同特征图的权重,进而形成基于通道域的注意力权重,增强网络结构对人体行为的表征能力。最后,在UCF-101和HMDB-51数据集上,通过交叉熵损失函数训练不同网络深度的行为分类模型。实验结果表明,该模型可以有效提取视频中的时空特征,并在人体行为识别任务中有着较高效率和优秀的准确度。     

基于多尺度注意力CNN的SAR遥感目标识别

目标识别是合成孔径雷达（Synthetic Aperture Radar,SAR）图像解译的重要步骤。鉴于卷积神经网络（Convolutional Neural Network, CNN）在自然图像分类领域表现优越,基于CNN的SAR图像目标识别方法成为了当前的研究热点。SAR图像目标的散射特征往往存在于多个尺度当中,且存在固有的噪声斑,含有冗余信息,因此,SAR图像目标智能识别成为了一项挑战。针对以上问题,本文提出一种多尺度注意力卷积神经网络,结合多尺度特征提取和注意力机制,设计了基于注意力的多尺度残差特征提取模块,实现了高精度的SAR遥感图像目标识别。该方法在MSTAR数据集10类目标识别任务中的总体准确率达到了99.84%,明显优于其他算法。在测试集加入4种型号变体后,10类目标识别任务中的总体准确率达到了99.28%,验证了该方法在复杂情况下的有效性。     

基于深度卷积神经网络的图像分类识别方法

图像分类是通过图片所给的特征信息将不同的事物进行识别的一种图像处理技术。随着科学技术的快速发展以及人们对生活质量越来越高的需求,图像的自动分类技术已经运用到各个发展领域当中。当我们在图像上进行分类操作时,传统的图像分类方法由于不能准确掌握识别对象之间的内在联系,同时传统方法也因数据的特征性维度太高而导致识别对象的特征表达受到限制,所以取得的实验结果并不理想。针对以上内容文章提出了一种基于卷积神经网络的图像检测方法,该实验的算法主要借鉴了深度学习及卷积神经网络。与以往的传统图像分类方法不同,深度卷积神经网络模型可以同时进行特征学习和图像分类。通过对实验的各个部分结构进行改进和对卷积神经网络模型进行优化,从而防止过拟合现象,继而提高图像检测的准确度,在CIFAR-10数据库上进行的实验表明,该方法改进后的深度学习模型在图像检测方面取得了有效的结果。     

基于改进自注意力神经网络的X光安检识别

针对X光安检图像中存在背景信息复杂以及物体相互遮挡的情况，以YOLOv5m模型为基础，改进自注意力机制，提出新的视觉自注意力机制与卷积模型结合的叠加混合模型YOLOv5m-CRCS。该网络在视觉自注意力机制中，加入相对位置编码，引入高效变体卷积(TVConv)和动态归一化(DTN),增强图像特征中的全局语义信息和位置信息。在网络特征融合阶段将坐标注意力(CA)与改进后的自注意力机制结合，进一步加强输出特征中的位置关系信息，同时引入改进的双自注意力模块，将残差卷积模块(CSPLayer)与双自注意力叠加混合，使得每个输出在原有特征的基础上增加了全局特征的相关性。在X光安检数据集上的实验结果表明，与原始目标检测网络相比，所提出模型的识别精度提高了4.72%,明显降低了由于X光安检图像中的背景信息复杂、相互遮挡而出现的漏检情况。     

基于卷积神经网络DL算法的文字图像识别研究

为提高文字图像识别结果与文字图像实际分类结果的相似度,引入卷积神经网络DL算法,开展对文字图像识别方法设计研究.通过构建卷积神经网络文字图像识别层级模型、基于DL算法的模型训练、文字图像识别结果分类,提出一种全新的识别方法.分析对比实验结果得出,设计方法的识别结果相似度更高,识别误差更小,可以实现对文字图像识别精度的提...     

基于多尺度融合注意力改进UNet的遥感图像水体分割

针对遥感图像水体分割任务，提出了一种多尺度融合注意力模块改进的UNet网络——A-MSFAM-UNet，该方法在GF-2遥感图像水体分割任务中实现了端到端高分辨率遥感图像水体分割。首先，针对以往注意力模块全局池化操作带来的局部信息不敏感问题，设计了一种多尺度融合注意力模块（MSFAM），该模块使用点卷积融合通道全局信息、深度可分离卷积弥补全局池化造成的信息丢失。MSFAM用于UNet跳跃连接后的特征融合部分重新分配特征点权重以提高特征融合效率，增强网络获取不同尺度信息的能力。其次，空洞卷积用于VGG16主干网络扩展感受野，在不损失分辨率的情况下聚合全局信息。结果表明，A-MSFAM-UNet优于其他通道注意力（SENet、ECANet）改进的UNet，在GF-2水体分割数据集上平均交并比（MIoU）、平均像素精度（MPA）和准确率（Acc）分别达到了96.02%、97.98%和99.26%。     

基于卷积神经网络的低照度图像增强方法

为提升低照度图像的饱和度,增强图像的视觉效果,对基于卷积神经网络的低照度图像增强方法设计与分析。进行低照度图像预处理,设定Reyinex卷积分辨目标,通过FRED-Net结构识别图像特征,进行BP神经元图像增强节点的布设,以此为基础,设计HSI双向卷积神经网络图像增强模型,建立注意力机制,采用合成处理实现低照度图像增强。最终的测试结果表明:与传统单质成像图像增强测试组、传统层级描述图像增强测试组相对比,文章所设计的卷积神经图像增强测试组最终得出的饱和度可以达到92%,表明该方法对于图像的增强效果更佳,具有实际的应用价值。     

一种基于视觉感知的舰船目标智能化识别方法

为有效识别视觉系统采集的可见光图像中的舰船目标,提出了基于YOLO（You Only Look Once）网络模型改进的10层的卷积神经网络（Convolutional Neural Network,CNN）用于水面舰船目标的智能识别,通过反卷积的方法可视化CNN中不同卷积层提取到的舰船目标特征。按照传统目标识别方法提取了舰船目标的四类典型人工设计特征,将所提CNN的舰船目标识别结果与YOLO网络模型及四类人工设计特征结合支持向量机用于舰船目标识别的结果进行比较。实验结果表明,与YOLO网络模型相比,综合精确率、召回率和效率3个舰船目标识别的性能指标,改进后的CNN性能更好,从而验证了所提方法的有效性。不同数据量下采用典型特征识别舰船目标与基于深度CNN识别舰船目标的识别结果比较说明了不同类型目标识别算法的优劣势,有利于推动综合性视觉感知框架的构建。     

融合快照集成与知识迁移的人体行为识别算法

用卷积网络进行人体行为识别是毫米波雷达的一个热门研究方向。由于卷积网络结构的缺陷性,而且目前用于人体行为识别公开的雷达领域数据样本量过少,传统深度学习算法对雷达微多普勒图像的识别率不高,且在训练过程中容易出现过拟合的现象。针对上述问题,本文提出一种融合快照集成与迁移学习的雷达人体行为识别算法。首先,针对深度卷积网络无法提取图像全局特征的问题,该算法通过搭建Vision Transformer(VIT)模型引入注意力机制。其次,通过VIT模型在公开自然数据集上进行任务迁移和特征空间的迁移,解决微多普勒图像的识别过拟合的问题。最后,利用基于快照集成的投票机制算法,提升模型对复杂雷达微多普勒图像的识别能力。试验结果表明,在目标任务数据集样本量少、背景复杂的情况下,该算法能在不增加训练成本的前提下提升微多普勒图像的识别准确率,在VIT模型下该算法识别准确率达到了89.25%,优于经典卷积神经网络。     

面向医学图像分割的U型Transformer模型

为了更加准确地根据医学图像进行医学类疾病诊断,可采用U型结构的全卷积神经网络模型对医学图像进行分割,并且可在分割的过程中,引入空间注意力机制和通道注意力机制,分别从空间维度和通道维度提取输入特征图的重要信息和抑制非重要信息。根据该思想,设计了一种基于通道和空间注意力机制的U型Transformer模型（SC U-Transformer）。SC U-Transformer包含编码和解码过程,编码过程使用Swin-Transformer作为编码器,提取上下文特征并实现下采样;解码过程使用包含扩展图像块的对称Swin-Transformer模型,并添加空间注意力模块和通道注意力模块,分别使模型更加关注前景和相关联的特征通道。根据ACDC数据集的实验结果表明,SC U-Transformer能有效提高医学图像分割的准确率。     

卷积神经网络（CNN）训练中卷积核初始化方法研究

本文提出了一种基于样本图像局部模式聚类的卷积核初始化方法,该方法可用于卷积神经网络（Convolutional neural network, CNN）训练中卷积核的初始化。在卷积神经网络中,卷积核的主要作用可看成是利用匹配滤波提取图像中的局部模式,并将其作为后续图像目标识别的特征。为此本文在图像训练集中选取一部分典型的样本图像,在这些图像中抽取与卷积核相同大小的子图作为图像局部模式矢量集合。首先对局部模式子图集合应用拓扑特性进行粗分类,然后对粗分类后的每一子类采用势函数聚类的方法获取样本图像中的典型局部模式子图,构成候选子图模式集,用它们作为CNN的初始卷积核进行训练。实验结果表明,本文方法可以明显加速CNN网络训练初期的收敛速度,同时对最终训练后的网络识别精度也有一定程度的提高。      

红外与可见光图像注意力生成对抗融合方法研究

目前,基于深度学习的融合方法依赖卷积核提取局部特征,而单尺度网络、卷积核大小以及网络深度的限制无法满足图像的多尺度与全局特性.为此,本文提出了红外与可见光图像注意力生成对抗融合方法.该方法采用编码器和解码器构成的生成器以及两个判别器.在编码器中设计了多尺度模块与通道自注意力机制,可以有效提取多尺度特征,并建立特征通道长...     

基于多头类特定残差注意力和图卷积的多标签图像分类算法

针对ML-GCN中全局最大池化所获得的图像特征对特定类别在不同图像区域上缺乏针对性和丢失图像局部特征信息的问题,提出了类特定残差注意力(CSRA)模块.该模块可以有效捕获不同类别对象所占据的不同空间区域.此外,将提出的类特定残差注意力与图卷积神经网络相结合,提出了基于多头类特定残差注意力与图卷积的多标签图像分类算法(ML-CSRA).首先利用卷积神经网络提取通用的图像特征图,之后将提出的类特定残差注意力扩展为多头形式,并将其应用于通过卷积神经网络提取到的通用图像特征图,提取各个区域对应不同类别的特征.最后将图卷积神经网络提取的标签相关特征与多头类特定残差注意力提取的图像特征结合,得到最后的多标签图像分类结果.在MS-COCO 2014和VOC-2007数据集上的实验结果表明提出算法在所有评估指标上都优于目前已有算法.     

一种改进的高分辨率遥感图像语义分割模型

本文针对高分辨率遥感图像的特点,设计了一种端到端的语义分割网络结构模型,高分辨率遥感图像可得到两种图像数据,采用resnet网络对两种图像的特征分别进行提取,并在不同的特征层上进行数据融合,在网络结构的设计中引入了空间位置注意力模块和通道注意力模块,并对底层特征使用不同扩张率的空洞卷积神经网络进行多尺度融合,得到一种新的高分辨率遥感图像语义分割模型,通过对最终的预测性能分析,相比FCN、Unet、Segnet、DeeplabV3+等流行的语义分割模型,该模型在高分辨率遥感图像的预测中具有一定的优势。     

基于多重注意力机制的多模态脑肿瘤图像分割

本文提出了一种新型的多模态脑肿瘤图像分割方法,该方法将3种注意力机制与传统U-Net模型相结合,从三维多模态MRI医学图像中分割脑肿瘤。所提出的模型分为编码器、解码器、特征融合和瓶颈层4部分,各采用不同的注意力机制,增强了多模态信息提取能力。在特征融合部分,提出了一种新的注意力模块—注意力门控传播模块(AGPM),该模块将通道注意力和注意力门结合起来,沿通道维度和空间维度依次推断注意力映射;瓶颈层部分,在卷积层之间应用了一个多头自注意力层(MHSA)来增强感受野。此外,在模型的瓶颈层部分加入了一种新的注意力模块—多头特征增强模块(MHFEM),来补充多尺度信息。通过在BraTS2020数据集上的实验结果,表明了所提模型的有效性。     

面向细粒度图像识别的通道注意力多分支网络

细粒度图像识别研究的内容是大类下的子类别识别问题,其关键是找到图像中的关键区域并从中提取有效特征.针对现有方法在定位关键区域时无法兼顾准确性和计算量的问题,提出了一种引入高效通道注意力模块的多分支网络.首先,在递归注意力卷积神经网络的基础上引入通道注意力定位图像中目标的位置.然后,用深度超参数化卷积替换传统卷积操作,增加了网络可学习的参数.最后,用改进的注意力部件模块切割出多个图像关键区域部件,以捕捉丰富的局部信息.实验结果表明,本方法在弱监督情况下的识别效果较好,在两个常用细粒度数据集Stanford Cars、Food-101上的识别准确率分别为95.4％和90.6％.     

基于SVM的静态手写签名识别方法研究

研究离线（静态）签名文字识别的问题.针对静态手写签名只有空间信息,没有时序信息的问题,提出了一种基于支持向量机的签名文字识别算法.算法首先通过图像预处理提取签名图像,然后利用防射变化对初始签名图像进行配准和矫正,并在此基础上利用滑动窗口在不同方向上提取特征.最终的识别器训练利用支持向量机完成.通过仿真实验证明,提出的新的方法较其他方法具有更高的识别准确率,可以有效的实现离线签名字体的识别,该技术可应用在个人身份认证和识别系统中.     

多尺度特征融合U-Net的遥感影像黑臭水体智能检测

研究采用卫星遥感技术获取高分辨率遥感影像水体样本数据集,基于深度卷积神经网络从高分辨遥感影像中提取水体并进行黑臭水体智能监测,提出了一种改进U-Net的黑臭水体检测网络模型(IWDNet)。基于U-Net结构引入跳跃式多尺度特征融合,结合通道注意力机制、卷积注意力模块、通道与空间注意力机制生成不同多尺度特征融合注意力机制(MFFAM)模块进行对比,并引入空洞卷积扩大网络感受野,最终实现黑臭水体的识别检测。实验证明：基于跳跃式多尺度融合与CBAM注意力机制的黑臭水体检测网络(MFFCBAM-IWNet)模型有效提升了识别精度,在高分辨遥感影像水体样本数据集上表现最佳,总体精度达98.56%,Kappa系数达0.978 4。