基于改进快速区域卷积神经网络的视频SAR运动目标检测算法研究

针对传统视频SAR(ViSAR)运动目标检测方法存在的帧间配准难度大、快速运动目标阴影特征不明显、虚警概率高等问题,该文提出一种基于改进快速区域卷积神经网络(Faster R-CNN)的视频SAR运动目标检测方法。该方法结合Faster R-CNN深度学习算法,利用K-means聚类方法对anchor box的长宽及长宽比进行预处理,并采用特征金字塔网络(FPN)架构对视频SAR运动目标的“亮线”特征进行检测。与传统方法相比,该方法具有实现简单、检测概率高、虚警概率低等优势。最后,通过课题组研制的Mini-SAR系统获取的实测视频SAR数据验证了新方法的有效性。

基于卷积神经网络快速区域标定的表面缺陷检测

为检测生产线中产品的表面缺陷,提出一种基于卷积神经网络快速区域标定(FasterR-CNN)的缺陷检测方法,用于识别缺陷类型并标记出缺陷位置。预处理阶段提出区域规划方法粗略裁剪出缺陷主体,以避免产生大量冗余窗口,从而提升检测速度和精度。所提算法结合数据扩充方法增加了图像数量,通过划分K折交叉验证数据集改善了算法的鲁棒性;同时,将稀疏滤波思想融入卷积神经网络,提取双重深度特征作为FasterR-CNN的输入,提升了FasterR-CNN位置检测和识别的精度。通过油辣椒灌装生产线的封盖面典型缺陷检测验证了所提方法的可行性。

基于区域的快速卷积神经网络的焊缝TOFD检测缺陷识别

受扫查图像效果和检测人员能力与主观因素的影响,检测人员在使用超声衍射时差法(TOFD)的D扫描图像判断焊缝缺陷类型时,存在可靠性低、争议大、速度慢的问题。为了提高缺陷类型识别的准确性及效率,分析了焊缝缺陷的TOFD-D扫描图像特征,构建了一种基于区域的卷积神经网络(Faster RCNN),对焊缝缺陷D扫描图像中的缺陷类型进行自动识别;在网络训练过程中,提出了采用样本扩展及建议框优化方法以提高网络训练的稳定性及效率。结果表明:缺陷的TOFD-D扫描图像的轮廓与缺陷几何形状密切相关,可用于判断缺陷类型;Faster RCNN网络虽然可能对界面波及噪声造成误判,但对缺陷类型的识别率可达到97%以上,可实现缺陷类型的自动识别,并具有高识别率、鲁棒性和抗干扰能力。

基于生成对抗网络改进的更快速区域卷积神经网络交通标志检测

针对小尺寸、远距离的交通标志检测过程中缺少信息的问题,以改进的更快速区域卷积神经网络(Faster R-CNN)检测器为基础,结合生成对抗网络(GAN)的目标检测算法实现对小目标交通标志的检测。Faster R-CNN首先根据期望目标设定合适的锚点数量,生成包含小目标的候选区域,再使用生成网络对候选区域中的模糊小目标进行上采样,生成高分辨率图像,最后使用分类损失函数与回归损失函数对判别网络进行改进。试验结果表明,Faster R-CNN和生成对抗网络相结合的检测算法可以提高远距离小目标交通标志检测性能。

基于快速区域卷积神经网络的电网通信网入侵威胁预先识别方法

为改善传统电网通信网入侵威胁预测机制存在的若干缺陷,提出了一种基于快速区域卷积神经网络的电网通信网入侵威胁预先识别方法。首先构建快速区域卷积神经网络机制实现电网通信网入侵威胁精准预测;然后构建时间正序下的电网通信网入侵威胁核心要素样本精准预测机制;最后借助电网通信网入侵威胁预测函数输出最优预测结果。对模型进行了工程应用实践验证,满足电网通信网入侵威胁预测智慧化改造需求,大幅度优化了电网通信网入侵威胁预测智慧可控感知机制。

融合神经网络与超像素的候选区域优化算法

为解决目标检测中候选区域召回率低的问题,提出融合神经网络与超像素的目标候选区域算法。该算法利用神经网络提取更能清楚表达目标边界的特征,并使用聚类、相似性等策略,计算每个滑动窗口所含有的边缘信息量;将待测图像使用简单线性迭代聚类算法分割成若干个超像素,并利用超像素的空间位置、完整性、相邻超像素间的对比度信息,计算各个超像素的显著性得分及每个滑动窗口的显著性得分;根据每个滑动窗口的边缘信息及显著性得分筛选滑动窗口。在PASCAL VOC 2007测试集上进行对比实验,其实验结果表明:所述算法能够快速产生定位质量高的候选区域。

基于改进区域卷积神经网络的SAR图像船只检测方法

准确地掌握船只目标的位置和分布对海上交通管理、海洋事故救援及海洋环境保护等非常重要。近年来,合成孔径雷达(SAR)广泛应用到海上船只目标探测中。本文提出一种基于深度学习框架的船只检测方法,该方法根据SAR图像中船只目标的特点,对区域卷积神经网络的输入部分及目标候选框提取部分做出了适应性改进,并对训练方法进行了优化。实验表明,本文提出的方法能够在不同分辨率的SAR图像中检测出密集分布、沿岸分布等不同场景下不同大小的船只目标,且检测结果不受旁瓣等噪声的干扰,能够完整地保留船只目标的细节信息,实现整体检测。

基于深度卷积神经网络的糖尿病视网膜病变分期及病灶检测

针对糖尿病视网膜病变(DR)图像分辨率过大、病灶特征过于分散难以获取以及正负难易样本不平衡而导致DR分期精确率一直无法得到有效提高的问题,提出了改进的基于快速区域的卷积神经网络(Faster R-CNN)和子图分割相结合的DR分期方法。首先,使用子图分割解决视盘区域对于病灶识别的干扰问题;其次,在特征提取阶段使用深度残差网络以解决病灶在高分辨率眼底图像中占比小而导致的特征难以获取的问题;最后,在感兴趣区域(ROI)生成时采用在线困难样本挖掘(OHEM)方法解决正负难易样本不平衡的问题。在国际公开数据集EyePACS进行DR分期实验,所提方法在DR病分期中精确率0期达到94.83%,1期达到86.84%,2期达到94.00%,3期达到87.21%,4期达到82.96%。实验结果表明,改进后的Faster R-CNN能对DR图像高效分期并自动标注出病灶。

基于卷积神经网络的半身裙款式特征分类识别

针对服装特征分类识别不够全面、较多分类特征导致效果较差的问题,提出一种带有Inception v2模组的快速区域卷积神经网络模型的女装半身裙多特征分类识别方法。建立一个包含8类款式、11种颜色、5种图案、4种长度,共计28种类别标签的女装半身裙样本库;以快速区域卷积神经网络(Faster r-cnn)结构为基础,引入一个Inception v2模组,对半身裙的款式及多种特征进行学习训练,通过全连接层将来自Faster r-cnn主干网络和Inception v2的分类信息进行特征融合并共享损失,以提高算法的准确率;将目标检测框与分类结果一起输出,在对半身裙图像精准定位的基础上实现了半身裙款式及常见特征的分类识别。结果表明:该方法的平均分类准确率为92.8%,可以有效地对女装半身裙款式、特征进行分类识别,并且可用于实际场景的服装图片中。

基于卷积神经网络的车辆和行人检测算法

针对传统的车辆和行人检测算法在提取特征时鲁棒性较差的问题,提出一种基于深度学习的车辆和行人检测算法。该算法利用更快速的区域卷积神经网络(Faster RCNN)开源框架和Squeezenet网络,通过在线负样本学习(OHEM)算法和可变的非极大值抑制(Soft-NMS)算法来改进算法的检测精度。首先采用Squeezenet网络框架对图片提取特征,然后通过区域提取网络算法(RPN)获取图片中待检测的区域,最后在检测阶段加入OHEM算法对疑难样本进行重新学习和Soft-NMS抑制重叠矩形框,从而得到目标的得分和边界框。结果表明,基于卷积神经网络的车辆和行人检测算法能够获得较好的检测效果。

基于区域互补注意力和多维注意力的轻量级图像超分辨率网络

轻量级卷积神经网络具有参数量较小、计算量较小、推理速度较快等特点,但性能受到极大限制.为了进一步提升轻量级图像超分辨率网络的性能,文中提出基于区域互补注意力和多维注意力的轻量级图像超分辨率网络.网络基本构件是双支路的多交互残差块,可有效融合多尺度特征.为了提高特征的利用率和表达能力,设计轻量且有效的区域互补注意力,使特征图不同区域的信息互相补充.同时设计多维注意力,分别在通道维和空间维建模像素间的依赖关系.实验表明文中网络性能较优,并将当前轻量级超分辨率网络的复杂度和性能平衡提升到一个较高水平.

基于超快速气相电子鼻对不同产地枸杞子快速识别及气味差异物质研究

目的通过气味测定研究,快速识别不同产地枸杞子及气味差异物质。方法收集甘肃、内蒙古、宁夏、新疆及青海等5个产地枸杞子,利用超快速气相电子鼻对样品进行检测,建立气味指纹图谱,并利用AroChemBase数据库对13个共有气味峰进行指认。运用判别因子分析(Discriminant factor analysis,DFA)、卷积神经网络(Convolutional neural networks,CNN)判别模型、主成分分析(Principal component analysis,PCA)及偏最小二乘判别分析(Partial least squares discriminant analysis,PLS-DA)对所得数据进行处理,并通过变量权重重要性排序(Variable importance in projection,VIP)值作图筛选差异成分。结果不同产地枸杞子能区分开,气味色谱峰峰8(己醛)、峰9(糠醛)为5个产地枸杞子样品间的主要差异成分,己醛含量排序为:内蒙古>甘肃>宁夏>新疆>青海;糠醛含量排序为:甘肃>新疆>宁夏>青海>内蒙古。结论超快速气相电子鼻可较好分析枸杞子气味特征,并快速、准确识别差异物质,为不同产地枸杞子的用药选择和综合利用提供参考。

基于快速区域卷积神经网络胰腺癌增强CT自动识别系统的建立及临床测试

目的验证基于快速区域卷积神经网络(Faster R-CNN)胰腺癌增强CT自动识别系统,并探讨其临床应用价值。方法回顾性收集青岛大学附属医院2013年1月至2016年5月收治的315例胰腺癌患者的4024张增强CT影像序列,将2614张影像序列作为训练组输入Faster R-CNN系统,建立影像自动识别模型,通过读取135例胰腺癌的1410张增强CT影像进行验证。为了进一步测试其临床应用效果,读取150例胰腺占位患者的3750张增强CT影像并对其诊断结果进行随访。记录结节类别的精准率和召回率,绘制精确回归曲线,分析Faster R-CNN诊断的准确性、灵敏度、特异度,生成受试者工作特征(ROC)曲线,并计算曲线下面积。结果基于135例胰腺癌增强CT影像,得到Faster R-CNN的人工智能辅助诊断的ROC曲线的曲线下面积为0.927,准确性、特异度、灵敏度分别为0.902、0.913、0.801。经过150例胰腺占位患者资料的验证,判定阳性893张,阴性2857张,Faster R-CNN诊断为胰腺癌患者98例,对其诊断结果进行随访,其中53例经外科手术后病理证实为胰腺导管癌、21例为胰腺囊腺癌、12例为胰腺囊腺瘤、5例为胰腺囊肿,7例患者未手术治疗。在术后5~17个月内6例死于腹腔肿瘤浸润、肝转移或肺转移。在Faster R-CNN诊断为阴性的52例患者中,有9例经外科术后证实为胰腺导管癌。结论Faster R-CNN系统能够帮助影像科医师对胰腺癌进行诊断,具有一定的临床应用价值。

采用精简卷积神经网络的快速视频超分辨率重建

超分辨率重建在视频的传输和显示中起着重要的作用。为了既保证重建视频的清晰度,又面向用户实时显示,提出了一种采用精简卷积神经网络的快速视频超分辨率重建方法。所提的精简卷积神经网络体现在以下三点:首先,考虑到输入的尺寸大小会直接影响网络的运算速度,所提网络省去传统方法的预插值过程,直接对多个低分辨率输入视频帧提取特征,并进行多维特征通道融合。接着,为了避免网络中产生零梯度而丢失视频的重要信息,采用参数线性纠正单元(Parametric Rectified Linear Unit,PReLU)作为激活函数,并采用尺寸更小的滤波器调整网络结构以进行多层映射。最后,在网络末端添加反卷积层上采样得到重建视频。实验结果显示,所提方法相比有代表性的方法在PSNR和SSIM指标上分别平均提升了0.32dB和0.016,同时在GPU下达到平均41帧/秒的重建速度。结果表明所提方法可快速重建质量更优的视频。

基于双流快速区域卷积神经网络改进的人体动作识别算法

深度神经网络在静态图像领域已取得突破性进展,并逐步扩展到视频识别领域。人体动作识别是视频识别领域的研究热点和难点,因此,提出了一种基于双流快速区域卷积神经网络(Faster RCNN)改进的人体动作识别算法。首先,用RGB(Red,Green,Blue)图像和光流数据作为网络的输入,分别训练Faster RCNN;然后,将训练好后的网络模型进行融合,并引入改进的压缩和激励模块对特征通道进行处理,以突出重要特征;最后,用完全的交并比损失函数作为边框回归损失函数,以优化某些预测框与真实框不能相交等问题。实验结果表明,相比传统的Faster RCNN,本算法在动作识别数据集UCF101上的准确率得到了一定的提高。

一种基于神经网络快速检测震后坍塌房屋的方法

在地质灾害发生后快速进行房屋坍塌检测,可以有效地进行灾害评估,并实施抢险救援工作。传统的房屋坍塌检测方法难以适应现代海量无人机影像处理工作,既需要大量的人力、时间成本,又不能保证检测的精度,无法满足应急测绘的要求。本文提出了一种基于卷积神经网络(convolutional neural network,CNN)快速检测震后坍塌房屋的方法,介绍了该方法原理和流程。以2008年汶川地震和2010年玉树地震无人机影像数据为例,进行了实验验证,结果表明:该方法应用于房屋坍塌检测,训练速度、准确率等都优于传统方法以及传统神经网络。

融合高效通道注意力的复杂场景违禁品检测

针对X射线在违禁品检测任务中安检图像色彩存在对比度低、检测精度低、极易出现漏检错检的问题,在快速区域卷积神经网络(Faster R-CNN)算法基础上,通过K-means聚类算法改进锚框(Anchor)的生成方式;提出将高效通道注意力机制(ECANet)引入到感兴趣池化层(ROIpooling)后,突出违禁品的轮廓、色彩等信息。本文算法在S_DXray数据集上的m AP达到92.06%,改进后网络模型检测精度提高5.06个百分点。有效提高X射线图像违禁品检测的精度和小尺度目标的检测能力,有效避免错检、漏检的现象。

基于改进深度置信网络的木板表面缺陷检测模型

为了提高木板表面缺陷检测精度,采用连续型深度置信网络(DBN)建立木板表面缺陷检测模型。首先,对待检测的木板图片进行关键特征提取,并建立DBN检测模型。然后,将木板图片特征输入DBN的多个受限玻尔兹曼机(RBM)层进行深度训练,从而利用DBN的深度优势来获得木板表面缺陷检测结果。最后,引入人工蜂群(ABC)算法对DBN的权重参数进行优化从而缩短训练时间。实例测试实验结果表明:选择学习速率为0.075时,ABC-DBN算法在划痕、刮痕、裂缝、崩缺4类样本集中的均方根误差(RMSE)均值性能更优。采用卷积神经网络(CNN)、快速区域卷积神经网络(Faster R-CNN)、自适应增强卷积神经网络(AdaBoost-CNN)和ABC-DBN算法分别进行检测准确率对比实验。结果显示,ABC-DBN算法检测准确率RMSE为5.067×10^(-2),是最优结果,Adaboost-CNN算法次之,CNN算法最差。

基于改进Faster RCNN的PCB表面缺陷检测研究

印刷电路板(PCB)在制造过程中不可避免地存在焊点缺焊、短路、毛刺、缺口、开路、余铜等微小缺陷。传统的基于机器视觉检测的缺陷检测方法存在检测速度慢、误检率和漏检率高、抗干扰能力弱等问题。为解决上述问题,提出一种基于改进快速区域卷积神经网络(Faster RCNN)的PCB表面缺陷检测方法。首先,在传统Faster RCNN框架的基础上,融入扩展特征金字塔网络(EFPN)以实现特征提取与融合,并进行多尺度检测,从而尽可能保留图像细节信息以提高检测性能。其次,利用K-means算法结合交并比(IoU)优化区域建议网络(RPN)结构中的锚框参数,使得生成的锚框方案更有针对性。试验结果表明,改进Faster RCNN在PCB缺陷数据集上的全类平均正确率(mAP)值达到93.4%、检测速度达到每秒21.79帧。所提方法可推广应用至芯片、光学器件表面微小缺陷在线检测,从而提升工业生产效率。

结合候选区域距离度量学习与CNN分类回归联合的左心室检测

心脏MRI左心室自动检测在心脏疾病计算机辅助诊断中具有重要价值,针对左心室候选区域与周边组织分布复杂而导致区分度低的问题,提出结合候选区域2级距离度量学习与CNN分类回归联合学习的左心室检测方法.在候选区域生成阶段,利用超像素产生初始区域并合并为中间区域,设计有监督的2级距离度量学习算法,融合中间区域来构建目标候选区域;在检测阶段,以CNN分类与回归联合学习的方式定位候选区域,并设计难例样本挖掘策略对模型进行微调,以缓解样本不均衡问题.将该方法与扩展的4种变体方法(改变或舍弃部分模块)在公开心脏图谱数据集(CAP)上进行了实验,结果表明该方法中各模块设置具有合理性;与FastR-CNN和基于SSAE方法的检测结果相比,该方法取得了较高的检测精度.