基于R-FCN区域全卷积网络的绝缘子红外图像识别研究

红外热成像因其具有非接触性、灵敏性等优点，已被广泛应用于电力设备的带电检测及其诊断中。其中，对设备快速精确地识别定位是电力设备智能诊断的关键。然而利用传统机器算法对电力设备图像进行识别定位，存在泛化能力不强、鲁棒性较差等不足。针对此问题，开展基于R-FCN区域全卷积网络的绝缘子红外图像识别研究。在TensorFlow框架下搭建RFCN检测模型，并利用迁移学习方法初始化模型权重，以提高训练效果。最后，将所研究算法与Faster-RCNN和SSD模型进行对比。实验表明，R-FCN模型的检测精度为89.2%，检测速度为23 fps，具有较高的精度和速度。该算法为绝缘子的智能诊断奠定坚实基础。     

基于生成对抗网络的乳腺癌病理图像可疑区域标记

本论文针对乳腺癌病理图像分析提出新的方法进行图像特征提取和可疑区域标记。由于深度神经网络,例如 VGG,GoogleNet,ResNet 等,均需要大量的标注样本才能完成训练,而医疗影像图像的标记成本很高,并不能为训练复杂的网络提供足够的训练数据。本论文借鉴生成对抗网络(Generative Adversarial Network, GAN) 的思想,提出基于弱监督学习的病理图像可疑区域标记网络,首先利用少量有标记的病理图像数据来训练分类模型,即判断该图像是否是乳腺癌,然后通过融合该网络提取到的具有判别力的特征来对可疑区域进行标记。由本文提出的网络在已有的国外乳腺癌病理图像数据集上达到的平均准确率为 83.8%,比基于卷积神经网络 (Convolutional Neural Network,CNN) 的分类方法在准确率上分别高 3 个百分点,说明该网络提取到的特征具有更好的判别力,不仅能够提高分类模型的准确率,还更有助于对病理图像的可疑区域进行标记。     

融合对抗学习策略的实例级物体检测算法

针对目前基于深度学习的实例级物体检测算法对受遮挡物体的检测效果较差的问题,文中引入对抗学习的训练策略,提出改进的对抗生成式区域全卷积网络算法(AGR-FCN).以区域全卷积网络(R-FCN)为基准框架,添加为训练样本生成遮挡特征的对抗性遮挡丢弃网络(AMDN).通过R-FCN与AMDN间对抗学习的训练策略,提升R-FCN对遮挡物体的特征学习能力,优化整体实例级物体检测性能.在公共数据库GMU Kitchen和自制数据库BHGI上的实验表明,在复杂多变的非结构化环境中,如随机变化的不同光照、尺度、焦比、视角与姿态、遮挡等条件下,AGR-FCN的平均检测精度较高.     

基于Xception改进的卷积神经网络服装分类算法

针对服装图像分类模型的参数量过大, 时间复杂度过高和服装分类准确度不高等问题. 提出了一种利用网络剪枝方法和网络稀疏约束, 减少卷积神经网络Xception中从卷积层到全连接层的冗余参数, 增加网络的稀疏性和随机性, 减轻过拟合现象, 在保证不影响精度的前提下尽可能降低模型的时间复杂度和计算复杂度. 此外在卷积层引入了注意力机制SE-Net模块, 提升了服装图像分类的准确率. 在DeepFashion数据集上的实验结果表明, 使用网络剪枝方法缩减的网络模型在空间复杂度上和时间复杂度上均有所降低, 服装图像分类准确率和运行效率与VGG-16, ResNet-50和Xception模型相比均有所提升, 使得模型对设备的要求更低, 深度卷积神经网络在移动端、嵌入式设备中使用成为可能, 在实际服装领域的电商平台的应用中有比较高的使用价值.     

改进卷积神经网络的医学图像感兴趣区域识别

图像中的噪声会提高图像特征信息提取难度,影响图像识别时的细节保留效果,为此提出改进卷积神经网络的医学图像感兴趣区域识别方法。分析医学图像主要噪声来源,构建噪声模型,利用非局部均值滤波算法计算图像全部像素的加权平均值,完成图像去噪处理;通过图像求反、对比度增加和灰度调节等操作增强图像细节信息;利用局部区域特征提取方法获取图像基础纹理特征,包括灰度、平滑度与熵值等;建立具有卷积层、池化层、全连接层的卷积神经网络模型,引入区域建议网络对其改进,通过该网络确定识别的候选区域,将图像特征作为网络输入,经过不断学习迭代,输出最终感兴趣区域。实验结果表明,所提方法在提高图像质量的基础上,识别出的感兴趣区域较为完整,包含的有用信息更多。     

联合集成学习与EfficientNet的光学遥感图像场景分类

深度学习能够提高光学遥感图像场景分类的准确率和效率,但光学遥感图像语义丰富,部分场景仍存在易误分类的情况,同时由网络模型规模扩大带来的硬件要求过高、时间成本消耗过大等问题制约着深度学习网络模型的推广应用。为此,提出一种基于轻量化网络模型的光学遥感图像场景分类方法。通过EfficientNet网络提取图像特征,对图像特征进行复合提取以生成语义信息更丰富的新特征,利用多个子分类器构建集成学习模块解析新特征得到预分类结果,集成加权预分类结果以获得最终的分类结果。在AID和NWPU-RESISC45数据集上的实验结果表明,即使只训练20%的数据样本,该方法也能分别达到94.32%和93.36%的准确率,相对D-CNNs、CNN-CapsNet等方法,所提方法对易误分类场景有更好的分类效果,且参数量和浮点运算量大幅减少。     

基于R-FCN的行人检测方法研究

行人检测是计算机视觉中的研究热点,为了实现复杂场景下的行人检测,将基于区域的全卷积网络（Region-based Fully Convolutional Networks,R-FCN）引入行人检测中。针对行人检测中的遮挡、背景混淆干扰、小目标这三个难点,修改了R-FCN的搜索机制,引入目标行人的区域划分（上下半身）和背景混淆干扰行人的强化学习策略,加强了对遮挡行人和背景相似行人的学习。并在此基础上,对R-FCN的输出进行二次分类学习。实验结果表明,通过对R-FCN的改进,可有效地缓解行人遮挡、背景混淆干扰和小目标条件下,传统R-FCN网络的漏报和误判问题。     

基于轻量化区域置信网络的细粒度图像分类

为提高细粒度图像分类的准确率和速度,提出区域投票分类模型和区域置信度机制以及基于轻量化区域置信网络的细粒度图像分类方法。将轻量化卷积神经网络分类器替换为区域投票分类器,加入区域置信机制,增加分类网络对于关键特征分类的权重,提升轻量化模型的准确率。在Cub200-2011数据集上的实验结果验证了区域投票模型和区域置信机制的有效性。相较于其它主流细粒度图像分类算法,改进后的模型仅损失了少量精度,却大幅减少了参数量和所需运算资源。     

一种基于上下文的医学图像ROI分类方法

感兴趣区域(ROI)的分类是医学图像的计算机辅助诊断过程的最后一步,传统方法只针对每个ROI区域单独提取特征,再利用统计学习的方法训练分类器进行分类.然而图像中每个区域所包含的视觉特征有限,很难进行准确的分类.文中提出一种基于LDA主题模型的改进模型(LDAC),考虑ROI周围区域,即图像的上下文关系,通过利用LDA对ROI周围区域所包含的上下文信息进行建模,同时结合ROI区域的视觉信息和类别标签,从而辅助ROI区域的分类,以达到提高分类准确率的目的.乳腺图像肿块分类实验表明,文中方法可提高分类的准确性.     

结合前景特征增强与区域掩码自注意力的细粒度图像分类

为解决细粒度图像分类中不相关背景信息干扰以及子类别差异特征难以提取等问题,提出了一种结合前景特征增强和区域掩码自注意力的细粒度图像分类方法。首先,利用ResNet50提取输入图片的全局特征;然后通过前景特征增强网络定位前景目标在输入图片中的位置,在消除背景信息干扰的同时对前景目标进行特征增强,有效突出前景物体;最后,将特征增强的前景目标通过区域掩码自注意力网络学习丰富、多样化且区别于其他子类的特征信息。在训练模型的整个过程,建立多分支损失函数约束特征学习。实验表明,该模型在细粒度图像数据集CUB-200-2011、Stanford Cars和FGVC-Aircraft的准确率分别达到了88.0%、95.3%和93.6%,优于其他主流方法。     

基于AlexNet网络的服装风格识别分析

将深度学习引入机器学习使人工智能的研究上了一个新的台阶,深度学习的建模与表征能力强大,在图像处理领域有着非常重要的作用,这为服装风格分类提供了发展机会.为了进一步得到服装图片的风格信息,对原始训练集进行图片增广,扩增数据集,同时通过训练AlexNet卷积神经网络模型,对扩充数据集进行服装风格分类,从而提高服装风格识别精...     

卷积神经网络在验证码识别上的应用与研究

针对日前在互联网中被广泛使用的验证码,提出将卷积神经网络引入到验证码识别之中。通过设计新的卷积网络拓扑结构,针对可分割成语验证码提出基于k-means聚类的字符分割方法,以及仿真验证码图片自生成训练集,通过预训练过程使得卷积训练网络具有良好初值,加速收敛并提高模型泛化能力;针对不可分割验证码,省去字符分割操作直接将验证码整体作为卷积模型输入,引入仿射变换、水漫填充等预处理和SVM算法二分类,或者结合多标记学习方法设计卷积拓扑等。最终实验研究证实卷积神经网络对于可分割及不可分割验证码的平均识别准确率均收敛于99%左右。     

基于R-FCN算法的糖尿病眼底病变自动诊断

糖尿病眼底病变（Diabetic Retinopathy,DR）是糖尿病患者常见的致盲疾病,可使用深度学习算法对患者的糖尿病眼底图片进行图像识别,实现对糖尿病眼底病变的辅助诊断。针对以往普通卷积神经网络只能进行分类和输入尺寸固定的问题,提出了基于目标检测的区域全卷积网络（Region-based Fully Convolutional Networks,R-FCN）算法,实现同时对任意尺寸输入的糖尿病眼底图片的分类和病变区域检测。针对原始R-FCN算法对小目标（极小的出血点和血管瘤）检测困难的问题,对R-FCN算法做了一定的改进,加入特征金字塔网络（Feature Pyramid Networks,FPN）结构,升级主干网络,修改区域建议网络（Region Proposal Network,RPN）。实现结果表明,改进后的R-FCN算法能以很高的正确率实现对糖尿病眼底图片的五级分类（健康、轻度、中度、重度、增殖）和病变区域检测（血管瘤、眼底出血、玻璃体出血）。     

基于深度学习和迁移学习的水果图像分类

图像识别作为深度学习领域内的一项重要应用,水果图像的分类识别在智慧农业以及采摘机器人等方面具有重要应用。针对以往传统图像分类算法存在泛化能力差、准确率不高等问题,提出一种在TensorFlow框架下基于深度学习和迁移学习的水果图像分类算法。该算法采用Inception-V3的部分模型结构对水果图像数据进行特征提取,采用Softmax分类器对图像特征进行分类,并通过迁移学习方式进行训练得到迁移训练模型。测试结果表明,该算法与传统水果分类算法对比,具有较高识别准确率。     

基于小样本学习的SAR图像识别

深度学习已成为图像识别领域的一个研究热点。与传统图像识别方法不同,深度学习从大量数据中自动学习特征,并且具有强大的自学习能力和高效的特征表达能力。但在小样本条件下,传统的深度学习方法如卷积神经网络难以学习到有效的特征,造成图像识别的准确率较低。因此,提出一种新的小样本条件下的图像识别算法用于解决SAR图像的分类识别。该算法以卷积神经网络为基础,结合自编码器,形成深度卷积自编码网络结构。首先对图像进行预处理,使用2D Gabor滤波增强图像,在此基础上对模型进行训练,最后构建图像分类模型。该算法设计的网络结构能自动学习并提取小样本图像中的有效特征,进而提高识别准确率。在MSTAR数据集的10类目标分类中,选择训练集数据中10%的样本作为新的训练数据,其余数据为验证数据,并且,测试数据在卷积神经网络中的识别准确率为76.38%,而在提出的卷积自编码结构中的识别准确率达到了88.09%。实验结果表明,提出的算法在小样本图像识别中比卷积神经网络模型更加有效。     

结合人体检测和多任务学习的少数民族服装识别

目的 少数民族服装色彩及样式种类繁多等因素导致少数民族服装图像识别率较低。以云南少数民族服装为例,提出一种结合人体检测和多任务学习的少数民族服装识别方法。方法 首先通过k-poselets对输入的待识别图像和少数民族服装图像集中的训练图像进行人体整体和局部检测以及关键点的预测;其次,根据检测结果,从待识别图像和训练图像中分别提取颜色直方图、HOG （histogram of oriented gradient）、LBP（local binary pattern）、SIFT（scale invariant feature transform）以及边缘算子5种底层特征;然后,将自定义的少数民族服装语义属性与提取的底层特征进行匹配,采用多任务学习训练分类器模型,以学习少数民族服装的不同风格;最后实现少数民族服装图像的识别并输出识别结果。另外,由于目前缺少大型的少数民族服装数据集,本文构建了一个云南少数民族服装图像集。结果 在构建的云南少数民族服装图像集上验证了本文方法,识别精度达到82.5%88.4%,并与单任务学习方法进行比较,本文方法识别率更高。结论 针对现有的少数民族服装识别率较低的问题,提出一种结合人体检测和多任务学习的少数民族服装识别方法,提高了少数民族服装图像识别的准确率和效率,同时能较好地满足实际应用需求。     

基于卷积神经网络的苹果栽培品种识别

针对苹果栽培品种识别分类问题,提供一个包含多个苹果果树品种的叶片图像原始数据集,并且研究构建一种新的深度卷积神经网络分类模型,对其分类准确性、泛化性能和稳定性进行对比验证,以期对苹果栽培品种简便、快速、准确的识别分类提供理论依据和技术支持。以甘肃省平凉市静宁县果树果品研究所苹果良种苗木繁育基地作为实验基地,在其中选取14个苹果果树品种。每个品种选取10棵左右树龄、树势、长势都存在差异的果树,采摘100片左右成熟的、无机械损伤的叶片,然后拍摄叶片图像建立数据集,进而利用卷积神经网络训练识别分类模型。本文针对苹果栽培品种识别分类,提供一个包含14个苹果果树品种共计14394张叶片图像的原始数据集,并且设计实现基于卷积神经网络的识别分类模型。实验结果表明,该识别分类模型有较高的准确率,训练集训练精度可以达到99.88%,验证集验证精度为94.36%,独立测试集的测试精度为90.49%。本文的研究结果可以为现代苹果田间种植及科研试验等实际场景提供力所能及的帮助,为深度卷积神经网络技术在植物品种识别分类实际应用场景提供参考,丰富深度学习在农业上的应用。     

高光谱图像小样本分类的卷积神经网络方法

目的 与传统分类方法相比,基于深度学习的高光谱图像分类方法能够提取出高光谱图像更深层次的特征。针对现有深度学习的分类方法网络结构简单、特征提取不够充分的问题,提出一种堆叠像元空间变换信息的数据扩充方法,用于解决训练样本不足的问题,并提出一种基于不同尺度的双通道3维卷积神经网络的高光谱图像分类模型,来提取高光谱图像的本质空谱特征。方法 通过对高光谱图像的每一像元及其邻域像元进行旋转、行列变换等操作,丰富中心像元的潜在空间信息,达到数据集扩充的作用。将扩充之后的像素块输入到不同尺度的双通道3维卷积神经网络学习训练集的深层特征,实现更高精度的分类。结果 5次重复实验后取平均的结果表明,在随机选取了10%训练样本并通过8倍数据扩充的情况下,Indian Pines数据集实现了98.34%的总体分类精度,Pavia University数据集总体分类精度达到99.63%,同时对比了不同算法的运行时间,在保证分类精度的前提下,本文算法的运行时间短于对比算法,保证了分类模型的稳定性、高效性。结论 本文提出的基于双通道卷积神经网络的高光谱图像分类模型,既解决了训练样本不足的问题,又综合了高光谱图像的光谱特征和空间特征,提高了高光谱图像的分类精度。     

基于目标检测算法的FashionAI服装属性识别

随着网络上服装图片数量的快速增长,对于大量的服装进行分类的需求与日俱增.传统的使用手工进行服装图像的语义属性标注并不能完全的表达服装图像中的丰富信息,并且传统的手工设计的特征已经不能满足现实的精度和速度的需求.近年来,深度学习已经应用到计算机视觉方方面面,为基于深度学习的服装分类识别技术奠定了坚实的基础.本文根据已有的数据集DeepFashion构建了三个新的子数据集,进行分类训练的deepfashionkid数据集和进行Faster R-CNN训练的deepfashionVoc数据集和进行Mask R-CNN训练的deepfashionMask数据集.使用deepfashionkid数据集在VGG16上进行预训练得到clothNet模型,进而改进Faster R-CNN的损失函数.并且各自对比了这两种算法使用clothNet预训练的模型与不使用的区别.另外,本文了采用一种新的类似嫁接学习的预训练策略.实验表明,这些训练技巧对于检测精度的提高具有一定的帮助.     

用于快速服装搭配的FMatchNet算法

目的 针对现有服装搭配系统中，提取服装图像深度特征进行搭配所需时间过长的问题，提出了一种新的FMatchNet网络提取哈希特征进行服装快速搭配的方法。方法 首先采用快速区域卷积神经网络（Faster-RCNN）方法检测出图像中的服装，用此服装进行搭配可以最大限度地保留服装信息并消除背景信息的干扰。然后用深度卷积神经网络提取服装的深度特征并产生服装的哈希码，采用查询扩展的方法完成服装搭配。模型采用Siamese网络的训练方法使哈希码尽可能保留服装图像的语义信息。另外，由于目前国际上缺少大型时尚服装数据库，本文扩建了一个细粒度标注的时尚服装数据库。结果 在FClothes数据库上验证本文方法并与目前流行的方法进行对比，本文方法在哈希长度为16时，上、下服装搭配方面的准确度达到了50.81%，搭配速度相对于基本准线算法提高了近3倍。结论 针对大规模服装搭配问题，提出一种新的FMatchNet网络提取特征进行服装快速搭配的方法，提高了服装搭配的精度和速度，适用于日常服装搭配。