基于自适应对抗学习的半监督图像语义分割

现有的自适应对抗学习方法采用固定惩罚因子在不同特征层进行监督学习,并采用FCN(Fully Convolutional Networks)作为判别器的基础框架,模型缺少泛化能力,在分割较复杂场景时易造成类感染和类漂移。针对该问题,提出了一种学习率自适应的对抗学习的图像语义分割方法。该方法设计了一种类似SegNet结构的网络判别器,采用最大池化进行非线性上采样,既继承了FCN的优势,可以输入任一大小的图像,又保留了相对精细化的特征相关性信息。由于提出的模型可以通过自适应学习率调整对抗损失与交叉熵损失的权值,从而更新生成器的分割网络,所以提高了语义分割的精度;此外,提出的模型在判别器中采用了SegNet框架代替FCN框架,克服了暴力池化问题,且能够将未标记目标数据集的边缘信息引入网络结构中,从而能有效纠正网络的边缘区域,较好地保持图像的边缘细节,从而使分割结果更为精细。在PASCAL VOC2012标准数据集进行实验,并与现有的性能较好的弱监督分割模型相比,实验结果表明:本文模型能够更精细地分割出较复杂背景的目标,有效地缓解类感染和类漂移,并且有效地保留了边缘细节。     

基于无监督学习视觉特征的深度聚类方法

基于自编码器的特征提取技术广泛应用于图像聚类分析,在较简单的图像集上取得了令人满意的聚类结果,但自编码器的特征表示能力有限,很难捕捉到复杂低质图像的局部特征。本文提出一种基于非对称结构卷积自编码器（Convolutional auto-encoder with an asymmetric structure, ASCAE）的学习视觉特征的深度聚类方法,其中非对称结构的卷积自编码器用于学习特征表示,然后使用K-means算法对特征数据进行聚类分析。为进一步提高特征表示能力,ASCAE方法的网络采用变步长的卷积层和全连接的重构误差正则约束网络的重构误差。在7个公开图像集上的实验结果表明该网络有很好的特征表示能力,并且使得K-means算法能提供很好的聚类结果。在COIL-20和MNIST图像集上,聚类方法ASCAE的聚类精度分别为0.754和0.918,优于同类型的4种深度聚类方法（AEC、IEC、DEC和DEN）。     

深度卷积神经网络在轴承多故障复合诊断中应用研究

基于深度学习具有强大的自特征提取能力和较优的分类能力,将深度卷积神经网络引用到轴承的故障诊断中,提出了基于一维深度卷积神经网络的轴承复杂工况故障诊断方法。在提出的方法中,将轴承的多故障振动信号作为模型的直接输入,通过训练深度卷积神经网络模型,利用模型中多个卷积层和池化层对输入的振动信号进行自特征提取,并进行故障分类。从而以基于数据驱动的方式形成端到端的故障诊断。研究表明,在一维深度卷积神经网络中直接输入轴承振动信号进行故障诊断,与提取时域和频域特征结合支持向量机进行故障诊断的方法相比,深度卷积神经网络可以更好地反映时域振动信号与特征间的关系,获得了比传统智能诊断方法更高的识别效率。     

非结构化数据的多粒度集成分类方法

深度学习模型已经在文本和图像等分类任务上取得了不错的效果,然而深度学习模型很难为分类结果提供可解释性。本文提出一种非结构化数据的多粒度集成分类方法,与其他学习方法相比,多粒度集成分类方法能够保留数据的上下文信息。在多粒度集成分类方法中,数据被划分成不同的粒度,用于训练不同的基学习器,这些学习结果为集成模型最后的分类提供了可解释性。基学习器根据它们在验证集上的精度被赋予不同的权重,从而构造出一个较好的集成学习器。在实验中,本文验证了所提出模型在3种非结构化数据类型（文本、医学图像和时间序列）上的有效性。实验结果表明, 本文的模型比现有的基准方法简单,具有较好的分类精度,并且能够为数据的分类提供可解释性。     

基于树形小波变换的断口图像识别

断口图像的识别是进行失效分析的一个重要组成部分,本文提出一种基于小波的断口识别方法,该方法采用树形小波对金属断口图像进行二级小波变换,剔除近似分量,对其余的各个频带输出的标准差作为断口识别的特征,并采用最小距离分类法进行分类,实验证明,此方法对细节丰富的断口的识别率很高。     

基于轻量级卷积神经网络的人证比对

在证件审核场景中,常规的深度学习人脸识别方法人证比对精度低且在嵌入式设备运行效率差。为解决上述问题,本文提出了改进的轻量级卷积神经网络Lightnet,并采用了迁移学习方法。Lightnet是结合深度可分离卷积、线性瓶颈结构和注意力模块构成的轻量级卷积神经网络模块,引入附加角度裕量的损失函数AM-Softmax监督训练后,网络模型能够保持较高的验证精度,并有效解决标准卷积神经网络参数冗余、计算量大的问题。迁移学习通过冻结预训练模型的卷积层权重,并在自制的人证数据集微调,提高了网络模型的人证场景的识别性能。实验结果表明,所设计的轻量级人证比对算法在验证精度、参数量以及运行效率等方面取得了很好的效果,且对生活场景有较好的鲁棒性。     

结合图像局部信息的高斯混合型图像分割框架

针对现有的基于判别型或聚类型的图像,用分割方法无法处理被噪声污染的图像的现状,提出一种新的两步式图像分割框架。该框架首先利用图像的局部信息重塑图像的灰度直方图,增强了像素的类间散布性和类内紧凑性,然后将现有的基于判别型或基于聚类型图像分割方法在重塑图像上执行,从而提高了现有图像分割算法的有效性和鲁棒性。文中用典型的聚类型方法高斯混合模型来说明该框架的可行性。由于框架的两个步骤具有独立性．因此可推广到现有的其他基于像素或直方图的方法。在人工和真实图像上的实验结果证明,这种两步图像分割框架可以获得有效且鲁棒的图像分割结果。     

基于全卷积孪生神经网络的复杂监控场景下前景提取方法

由于光照变化、相机抖动和动态背景等因素影响,现有基于传统图像处理方法的前景提取算法并不能在复杂场景下获得良好的分割效果。针对此类问题,本文提出了一种基于全卷积孪生神经网络的前景提取算法,仅需任意2帧图像即可准确提取运动前景。将输入的2帧图像分为背景图像与待提取图像,将其输入全卷积孪生神经网络得到二者的相似性度量图,该相似性度量图中包含待提取图像相对于背景图像的各像素变化情况信息;接着将相似性度量图与待提取图像融合,利用编解码网络以实现端到端的前景提取。在CDnet2014数据集上进行综合评估与测试,结果均证明了该方法的有效性。     

基于FLICM与几何特征组合的缺陷识别算法

针对边缘模糊、对比度低的缺陷图像,采用传统模糊聚类方法容易引起目标聚类错误,阻碍了缺陷特征参数的提取精度,从而引发了缺陷错误分类和降低了缺陷识别率。为此,本文提出了一种新颖的基于FLICM与几何特征组合的图像缺陷识别算法。首先采用FLICM模型分割缺陷图像,以获取图像缺陷区域;其次提取图像缺陷的多类几何特征;最后采用几何特征的参数变量组合识别缺陷目标。实验结果表明该模型提高了疏松、夹杂、裂纹、分层、窜层、气孔缺陷识别率。     

基于HOG和SVM算法的磨粒图像在线监测技术

为了解决发动机润滑油液磨粒图像监测只适用于微流且易受气泡干扰等问题,设计了一种可适用于相对大流量工作环境的油液磨粒光学图像在线监测系统,区分气泡和磨粒。通过该监测系统,批量采集了一系列磨损颗粒和气泡图片,用于后续图像分类算法的训练与测试。采用了一种基于背景差分和大津法的运动物体提取算法提取出大量磨粒及气泡图像样本,运用基于方向梯度直方图（Histogram of oriented gradients,HOG）进行特征提取和支持向量机（Support vector machine,SVM）分类算法对气泡和磨粒进行识别。实验结果表明,该监测系统能有效采集磨粒及气泡图像并进行自动识别。与基于形态学特征提取算法以及K最近邻（K-nearest neighbor,KNN）等传统分类算法相比,HOG-SVM算法分类精度更高,识别准确率可达83 8%。     

一种基于图像方式的二维条码快速识别的方法

基于图像方式的PDF417二维条码识别由于识别速度的原因,应用中受到限制,本文提出一种平行边距测量法,对符号中相邻元素的相似边之间的距离的测量来判别字符的逻辑值,可以免去占用大量时间的边缘检测,从而显著提高译码速度。实验表明该方法能显著提高PDF417二维条码的识别速度。     

一种基于多源数据的网络实体推断方法

网络空间中的实体推断是网络空间测绘研究的重要内容之一,主要通过综合多源数据实现对网络空间中各类实体的分类与识别。本文首先提出了网络空间的实体分类模型,基于此模型提出了一种低开销的网络实体探测分类方法。首先对于探测发现的IP地址,采用别名解析技术将属于一个设备的多个IP映射为一个网络实体;然后采用决策树对网络实体分类进行粗粒度分类;最后,再基于贝叶斯网络进行详细分类。为验证分类效果,以江苏省某市为例进行了探测分析并与备案数据进行了对比,试验结果表明该方法可以有效地对网络空间中的各类实体进行判别,从而为网络空间地图构建、态势分析等应用提供技术支撑。     

基于对比学习的终端区相似气象场景识别（英文）

为了提高终端区相似气象场景（Similar weather scenarios,SWSs）的识别准确率,提出一种基于对比学习的SWS(SWS based on contrastive learning,SWS-CL)识别模型。首先,针对对流天气图像特点,设计了一种数据增强方法来增加天气图像样本的数量和质量。接着,设计了一种对比损失函数使向量表征空间中的正样本与锚点样本之间的距离更近,而负样本与锚点样本之间的距离更远,进而基于对比学习技术在无标记样本集上训练得到相似气象场景分类预训练模型。最后,利用少量标记样本对预训练SWS-CL模型进行监督微调,进一步提高SWS-CL模型的性能。在广州终端区气象图像集上的对比实验表明,所提出的数据增强方法能有效提高气象图像集的质量,所提出的SWS-CL模型能取得令人满意的识别精度,且在标签稀少的数据集上具有明显的优势。     

遥感图像中港口目标识别技术

针对遥感图像中港口目标识别的特点,提出了一种基于纹理特征分类与轮廓识别的高效港口识别算法.该方法首先采用梯度分析方法进行海陆分割,得到水域与陆地的二值图像,并据此提取轮廓,然后利用差分链码标记提取港口轮廓,最后检测与链码拐点有关的三个特性,得到港口基元的识别结果.实验结果表明,该算法能够有效地识别遥感图像中任意方向和任意凹凸的港口目标.     

银行印鉴的模糊识别方法

印鉴的计算机自动识别在金融电子化进程中是一个关键问题,也是一项十分难以解决的课题,目前国内外已提出了一些算法,但仍然在存在若干未能解决的问题,本文结合遗传算法,图像分析,模糊识别等方法,提出了一套完整的印鉴识别方法,能适应不同形状,大小的印鉴,配准精度高,特征提取较为全面,有效,分类准确,且能较好的消除背景干扰,基本达到实用要求。     

基于一维卷积神经网络的加密单数据包分类

针对基于卷积神经网络的流量分类方法中流量数据范围选取会直接影响精度结果的问题,提出了基于一维卷积神经网络的加密单数据包分类算法.通过提取出五元组和应用层数据信息形成特定格式的样本数据,最大最小归一化处理后作为一维卷积神经网络的输入,实现对单个流量数据包分类;然后对经典一维卷积神经网络结构进行改进,设计自适应池化层,完成...     

基于图像的手势识别 MP3播放器的应用

在人工智能系统中,计算机视觉图像识别是一个重要的组成部分。因此基于视觉图像的手势识别研究具有非常重要的理论意义和十分广阔的应用前景。本文以STM32为处理器,主要完成图像处理和指令控制,采用摄像头捕捉手的运动轨迹,通过图像算法识别手的运动方向,图像采集后通过摄像头自带的FIFO缓存,其输出格式为RGB图像,MCU只需要调用FIFO的数据即可进行后续的图像信号处理。在手势识别研究的基础上,结合手势识别MP3播放器的应用背景,实现通过手势控制播放器的开启、调节音量和音乐切换等功能。测试结果表明,本文方法对手势识别具有较好的效果。     

基于深度学习的先进陶瓷零件实时缺陷检测系统

传统先进陶瓷零件检测与分类的主流方法为纯机械尺寸过滤和人工判断,为解决其成本高、失误率高和损坏率高等问题,提出了基于深度学习的多目标实时检测分类模型（Multi-object real-time detection and classification model, MRDC）。该模型以YOLOv3为基础,使用SKNet作为注意力机制进行特征重构提高精确度,配合灰度图快速转化算法与跳帧检测方法提高检测速度,可实现实时缺陷检测。对实际生产中的先进陶瓷零件进行采集训练,多批次采集图像数据,每批数据含多个陶瓷零件的1 000张图像,平均精确率均值达到99.19％,用先进陶瓷零件生产线视频检验,识别分类的正确率达到100％,可以保证每分钟检测450~550个零件。多目标实时检测分类模型拥有识别速度更快、识别准确率更高和零件不易损坏等优点,可极大地节约生产原料与人力成本,减少废品产出。     

基于多噪声数据训练CNN的自动倾斜器滚动轴承故障诊断

针对传统卷积神经网络(Convolutional Neural Network,CNN)在直升机自动倾斜器滚动轴承噪声环境下诊断效果不佳的问题,提出一种基于多噪声数据训练CNN的自动倾斜器滚动轴承故障诊断方法。该方法首先在原始振动信号中随机添加不同大小的高斯白噪声,然后利用小波变换方法构造不同噪声下的时频图,最后利用CNN对不同噪声下的时频图进行故障分类。利用课题组和美国凯斯西储大学的公开轴承数据集开展真实诊断实验,结果表明,与传统CNN相比,极大地提高了在噪声环境下的故障识别率。     

基于STM32的嵌入式智能视觉数字识别实验装置

开发了一种基于STM32的嵌入式智能视觉数字识别实验装置,该实验装置实现了对数字字符的视觉识别。基于STM32的嵌入式数字识别实验装置采用了MDK5软件进行开发,其中包括获取图像信息、图像信息预处理、定位图像的数字字符区域、分割字符及归一化、识别字符等。嵌入式数字识别实验装置可以定位图像的数字字符区域,对字符区域的数字字符进行识别,将识别出的数值通过ESP8266-WiFi模块,可实时发送到手机端。该实验装置融合了机器视觉、数电、模电及单片机应用等多方面的知识,具有一定的延展性和创新性,可锻炼学生的实践能力和创新能力,有利于培养具有工程应用及技术创新能力的高素质复合型新工科人才。