改进YOLOv5的织物缺陷检测方法

为了在不增加网络参数量的条件下提升深度学习方法对织物缺陷检测的精度,提出了一种基于改进YOLOv5的织物缺陷检测方法。通过深度卷积改造通道注意力,剪裁最大池化优化空间注意力,并通过二者构建的双级联注意力机制来搭建特征提取子网络,从而提高网络对缺陷区域纹理和语义特征的提取能力;采用鬼影混洗卷积改进特征融合子网络,强化对提取特征的筛选,在降低模型参数量的同时,改善缺陷信息丢失和无效信息冗余问题;在检测端引入具有角度损失的新型损失函数SIOU,来促进真实框和预测框的拟合并提升对缺陷预测的准确性。实验结果表明:改进的YOLOv5方法在降低YOLOv5基准模型复杂度和计算量的同时,与YOLOv7等六种先进方法相比,可获得更高的检测精度,相较原模型mAP@0.5值提高了2.6个百分点,mAP@0.5:0.9值提高了1.3个百分点。

改进YOLOv5s的钢轨表面缺陷检测算法

针对钢轨多类别缺陷识别任务中样本不平衡、尺度差异大,提出一种改进YOLOv5s的钢轨表面缺陷检测算法。在骨干网络中嵌入全局注意力机制,增强网络对缺陷特征的提取能力;构建加权双向特征融合网络,减少缺陷目标特征信息的丢失;在颈部采用改进的卷积结构,降低模型复杂度,同时提升检测精度;最后引入WIoU损失函数提升低质量样本预测能力。该方法在2种不同类别的数据集中都具有较好的表现,在RailDefect公共数据集上,其平均精度均值(mAP)达到91.2%,较YOLOv5s网络提高了3.6%,准确率(precision)和召回率(recall)分别提高了3.3%和3.9%。该算法在保证较高检测精度的同时降低了模型复杂度,更适合部署于算力有限的移动端轨道检测设备中,具有一定的实用价值。

一种融合注意力机制的CNN-BiGRU磁盘故障预测方法研究

磁盘作为重要的存储介质,一旦出现故障很可能会导致存储数据丢失,给个人及企业带来难以估量的损失。现有磁盘故障预测模型存在不能很好地平衡磁盘数据样本、未充分利用磁盘数据的时序特性等问题。以Backblaze云存储公司公布的真实磁盘数据为研究对象,提出了一种融合注意力机制的卷积神经网络(CNN)和双向门控循环单元(BiGRU)网络的磁盘故障预测模型。在数据预处理方面,采用负采样与焦点损失函数来平衡正负样本,利用CNN进行特征提取,并结合BiGRU网络来有效地处理时序数据。通过融合注意力机制,能够让模型快速地捕捉更多关键特征信息,将筛选出的特征与数据输入模型进行训练。通过对比其他故障预测模型,本文提出的模型在精确率等4个评价指标上均有1%~7%的性能提升,为提高磁盘存储的可靠性提供了有力的支撑。

基于改进DDRNet网络的遥感影像山体滑坡识别

山体滑坡是一种极具毁灭性的自然灾害,滑坡灾害识别和调查是预防灾害工作的重要基础。传统山体滑坡识别方法、识别精度和自动化程度均较低,为此,本文提出一种基于深度学习分割网络的山体滑坡识别算法。首先,使用双分辨率网络模型作为主干网络,然后在主干网络中添加卷积注意力机制模块,以增加模型对滑坡特征提取能力,最后在训练阶段添加辅助损失函数,以增加模型对滑坡特征拟合能力。实验表明:与常用的分割模型相比,准确率、召回率、F1得分和平均交并比均有5%左右提升,参数量下降2/3左右;表示所提模型具有较好的滑坡检测能力,可高效精确定位滑坡位置。

基于文本特征融合的双流生成对抗修复网络

为解决深度学习技术存在特征挖掘不充分、语义表达不完整等问题,消除修复图像存在伪影或模糊纹理等现象,本文构建了上下文特征融合的双流生成对抗修复网络,以实现重建、感知与风格损失的补偿,从而使修复后的图像实现全局一致性。该网络采用融入注意力机制的U-Net作为主干网络,充分提取图像结构和纹理特征。采用上下文本特征融合网络充分挖掘图像高级语义及特征信息的上下文关系,实现空洞区域的结构及纹理特征的填充与精细修复。采用结构与纹理双流鉴别器来估计纹理和结构的特征并统计信息来区分真实图像和生成图像。采用基于语义的联合损失函数以增强修复图像在语义上的真实性。将本文算法与对比算法中表现最好的CTSDG算法在CelebA和Places2数据集上进行对比,其中PSNR与SSIM值在CelebA上分别提升2.74 dB和5.80%,FID下降4.02;PSNR与SSIM值在Place2上分别提升4.15 dB和3.33%,FID下降2.33。因此,改进的图像修复方法的客观评价指标更优,能够更加有效地修复破损图像的结构和纹理信息,使得图像修复的性能更佳。

基于多视图与注意力机制的睡眠脑电分期

为了更全面地对睡眠脑电进行特征提取,提出一种基于多视图与注意力机制的睡眠脑电分期方法。首先针对原始睡眠脑电信号构造时域和时频域两类视图数据;然后设计融合注意力机制的混合神经网络对多视图数据进行表征学习;接着通过双向长短时记忆(bi-directional long short-term memory,BiLSTM)网络进一步学习睡眠阶段之间的转换规则;最后使用Softmax函数进行睡眠分期,并利用类别加权损失函数解决睡眠数据类别不均衡的问题。实验使用Sleep-EDF数据库中前20名受试者的单通道脑电信号并采用20折交叉验证对模型进行性能评估,睡眠分期准确率达到83.7%,宏平均F_(1)值达到79.0%,Cohen′s Kappa系数达到0.78。与现有方法相比,算法性能提升明显,证明了所提方法的有效性。

改进YOLOv5s算法在非机动车头盔佩戴检测中的应用

针对现有非机动车头盔佩戴检测算法在车流密集场景中存在漏检,对佩戴其他帽子存在误检的问题,提出一种改进YOLOv5s(you only look once version5)的头盔佩戴检测算法YOLOv5s-BC。首先,采用软池化替换特征金字塔池化结构中的最大池化层,以放大更大强度的特征激活;其次,将坐标注意力机制和加权双向特征金字塔网络结合,搭建一种高效的双向跨尺度连接的加权特征聚合网络,以增强不同层级之间的信息传播;最后,用EIoU损失函数优化边框回归,精确目标定位。实验结果表明:在自制头盔数据集上,改进后的算法的平均精度(mAP)可达98.4%,比原算法提高了6.3%,推理速度达到58.69帧/s,整体性能优于其他主流算法,可满足交通道路环境下头盔佩戴检测的准确率和实时性要求。

基于FBEC-YOLOv5s的采掘工作面多目标检测研究

针对采掘工作面目标尺度跨度大、多目标间相互遮挡严重及恶劣环境导致的检测精度降低等问题,提出了一种基于FBEC-YOLOv5s的采掘工作面多目标检测算法。首先,在主干网络引入FasterNet网络,以凭借其残差连接与批标准化模块,增强模型的特征提取和语义信息捕捉能力;其次,在YOLOv5s模型颈部融合BiFPN网络,以通过其双向跨尺度连接和快速归一化融合操作,实现多尺度特征的快速捕捉与融合;最后,采用ECIoU损失函数代替CIoU损失函数,以提升检测框定位精度和模型收敛速度。实验结果表明:(1)在满足煤矿井下实时检测要求的同时,FBEC-YOLOv5s模型的准确率较YOLOv5s模型的准确率提升了3.6%。(2)与YOLOv5s模型相比,FBEC-YOLOv5s模型的平均检测精度均值上升了2.8%,平均检测精度均值为92.4%,能够满足实时检测要求。(3)FBEC-YOLOv5s模型的综合检测性能好,能够在恶劣环境、多目标间相互遮挡严重及目标尺度跨度大导致检测精度降低的情况下表现出良好的实时检测能力且具有较好的鲁棒性。

面向无人机遥感场景的轻量级小目标检测算法

在基于深度学习的目标检测算法中,YOLO算法因兼具速度与精度的优势而备受关注,但是将其应用于无人机遥感领域时存在检测速度较慢、计算资源要求较高、小目标检测精度不佳等问题。为此,提出基于YOLO的轻量级小目标检测算法SS-YOLO。使用轻量的主干网络提升算法的推理速度,根据特征金字塔网络分治思想,加入下采样倍数为4的高分辨特征图P2用于检测微小目标。为解决高分辨率特征图(P2、P3)中语义信息不足的问题,构建结合自适应融合因子的语义增强上采样模块。针对定位损失函数中IoU度量方法对目标尺寸敏感所带来的影响小目标定位精确性的问题,设计结合归一化Wasserstein距离度量方法与中心点距离惩罚项的L_(CNWD)定位回归损失函数。实验结果表明,与YOLOv5s以及最新的YOLOv7-tiny相比,改进后的SS-YOLO模型参数量分别减少了31.3%和20.6%,与YOLOv7-tiny相比,mAP在VisDrone与AI-TOD数据集上分别提升了7.5和7.0个百分点;与YOLOv5s相比,mAP分别提升了2.3和3.6个百分点。当输入图片尺寸为800×800像素时,SS-YOLO的FPS为110帧/s,能够在满足无人机等边缘设备实时检测的同时,显著提升小目标的检测结果。

基于Darknet23和特征融合的交通标志检测方法

道路交通标志检测是智能交通的重要环节之一,针对交通标志检测存在背景复杂、目标较小、检测速度慢等问题,选取工业界青睐的YOLOv3模型提出一种改进的检测方法。利用双向特征金字塔结构实现图像低、中、高层特征语意信息的双向融合,提升低层预测目标的分类和高层预测目标的定位能力;将原模型的主干特征提取网络进行改进,提出Darknet23网络,以提高网络的提取能力和减少计算量;根据目标形状的特点,使用K-means聚类算法得到用于训练合适的锚点框,并在边框回归中引入灵活性更强的Lα-CIOU损失函数,使网络朝着预测框与真实框重叠度较高的方向去优化。实验结果表明,该方法在CCTSDB数据集上mAP@0.75达到86.10%、mAP@0.5:0.05:0.95达到70.017%,相比原网络分别提升10.17%和5.656%,参数量减少3 622 091,速度提升8.27 f/s,且优于SSD和Faster RCNN等主流的检测网络。

融合CA-BiFPN的轻量化人体姿态估计算法

针对现有的基于热力图的人体姿态估计网络模型复杂度高、算力需求大、不易部署至嵌入式平台和无人机移动平台等问题,提出了一种基于YOLOv5s6-Pose-ti-lite不使用热力图的轻量化人体姿态估计网络模型。通过将主干网络替换为GhostNet网络,旨在以更少的计算资源输出更有效的特征信息,提升网络检测速度,缓解网络冗余的问题;在主干网络中结合轻量化的坐标注意力CA模块,将图片的人体关键点位置信息聚集到通道上,增强特征提取能力;引入加权双向特征金字塔网络,提升模型的特征融合能力,平衡不同尺度的特征信息;最后将CIoU损失函数替换为Wise-Io U(WIo U),进一步提升模型对人体关键点回归的性能。结果表明,在COCO2017人体关键点数据集上,优化后的网络模型参数量降低26.2%,计算量降低30.0%,平均精确度提升1.7个百分点、平均召回率提升2.7个百分点,能够满足实时性的效果,验证了所提模型的可行性和有效性。

联合胶囊和双向LSTM网络的VPN加密流量识别

为了提高对网络资源的有效管理,加密流量识别已成为网络安全领域的一大挑战,目前研究大多是基于深度学习的方法,但这些方法忽略了网络流量的层次化特征,如固定字符串的位置、不同协议的Bit转换成图像时造成的错位,对此,提出一种联合胶囊网络(capsule network,CapsNet)和双向长短期记忆网络(bidirectional long short-term memory,BiLSTM)的深度神经网络来对加密流量进行识别。该模型分别提取了加密流量的空间位置特征和时序特征,最后使用Softmax分类器实现对加密流量服务的识别,其中,针对CapsNet进行了改进,将原来的1层9×9卷积优化成了4层3×3卷积,并提出一种联合损失函数。该方法在ISCX VPN-non VPN公共数据集上进行了验证,三个分类实验结果表明,该模型的分类准确率、精确率、召回率和F1值均在98%以上,优于最先进的加密流量分类方法。

融合多种网络的半监督分层睡眠分期算法

当前的睡眠阶段时空特征提取依赖于给定数据集标签的监督学习,在一定程度上受到限制。提出一种基于脑电信号的半监督睡眠分期算法,利用由改进卷积编码-解码器和生成对抗网络构建的浅层特征提取网络提取浅层时空特征,采用Hard swish激活函数来加速模型收敛。为充分提取脑电信号高质量的深层时序依赖特征,模型的深层特征提取网络将传统的长短时记忆网络改进为参数较少的双向门控循环单元。在特征融合后使用加权交叉熵损失函数训练以提高模型的分类准确性。实验使用Sleep-EDF数据集在Fpz-Cz通道上对模型进行20折交叉验证,得到模型总体准确率和MF1值分别为86.3%和81.2%,相比于卷积循环网络分别提高了3.1%和3.3%。

数字媒体信息共享系统中的图片质量增强方法研究

由于数字媒体信息共享系统中部分图片存在失真、噪声大、边缘丢失等问题,为此,提出一种图片质量增强方法.构建由INM模块和URM模块组成的双网络模型结构,对低照度图像经过特征提取、融合、重建后,得到正常照度图像;在损失函数的作用下,尽可能多地保留图像边缘细节信息,同时结合对比度增强算法,实现对图像整体质量的增强.经实验验证,创建的方法可在保证图片失真程度最小的前提下,完成高质量的图像增强.

基于深度学习特征融合和联合约束的单通道语音分离方法

为了提高单通道语音分离性能,该文提出基于深度学习特征融合和联合约束的单通道语音分离方法。传统基于深度学习的分离算法的损失函数只考虑了预测值和真实值的误差,这使得分离后的语音与纯净语音之间误差较大。该文提出一种新的联合约束损失函数,该损失函数不仅约束了理想比值掩蔽的预测值和真实值的误差,还惩罚了相应幅度谱的误差。另外,为了充分利用多种特征的互补性,提出一种含特征融合层的卷积神经网络(CNN)结构。利用该CNN提取多通道输入特征的深度特征,并在融合层中将深度特征与声学特征融合用来训练分离模型。由于融合构成的特征含有丰富的语音信息,具有强的语音信号表征能力,使得分离模型预测的掩蔽更加准确。实验结果表明,从信号失真比(SDR)、主观语音质量评估(PESQ)和短时客观可懂度(STOI)3个方面评价,相比其他优秀的基于深度学习的语音分离方法,该方法能够更有效地分离目标语音。

基于渐进式双网络模型的低曝光图像增强方法

传统的图像增强方法对低曝光图像进行增强时,通常只考虑到了亮度的提升,忽略了增强过程中带来的噪声放大问题.而当前基于深度学习的方法利用端到端的网络直接学习低曝光图像到正常图像的映射关系,忽略了低曝光图像形成的物理原理,也没有考虑解决噪声放大的问题.针对上述问题,本文通过对图像降质的本质原因进行分析,提出一种基于渐进式双网络模型的低曝光图像增强方法,该方法包含图像增强模块以及图像去噪模块两个部分.对每个模块的构建也采用了渐进式的思想,考虑了图像由暗到亮的亮度变化,以及从粗到细的图像恢复过程,使增强后的结果更接近真实图像.为了更好地训练网络,本文构建了一种双向约束损失函数,从图像降质模型的正反两个方向使网络学习结果逼近真实数据,达到动态平衡.为了验证本文方法的有效性,本文与一些主流的方法从主观和客观两方面进行了实验对比,实验结果证明了本文方法得到的结果更接近真实图像,获得了更优的性能指标.

双损失估计下强化学习型图像匹配方法

学习型特征检测器利用神经网络来检测和匹配图像特征点,其网络参数通常通过优化低层视觉的匹配准确率而训练得到,然而在高级视觉任务中,低层图像配准率的提升未必能带来更佳性能。针对该问题,提出一种双损失误差策略下的强化学习方法,一方面,将学习不变特征变换(LIFT)所得到的特征点和描述符以概率形式表示,估算出图像间的相对位姿,并与真实位姿比较获得位姿误差。另一方面,利用匹配图像间极线约束的几何性质,估算出匹配特征点间描述子的误差。然后基于上述两种损失误差优化LIFT,最终学习得到神经网络参数。实验中使用H-Patches数据集和自制数据集,将图像输送到LIFT特征检测器和视觉管道中,以端到端的方式训练神经网络参数。实验结果表明,该算法显著提高了特征点的匹配精度。

基于双注意力模型和迁移学习的Apex帧微表情识别

微表情具有持续时间短、强度低的特点,其识别准确率普遍不高。针对该问题提出了一种改进的深度学习识别方法,该方法取微表情视频序列中的Apex帧,采用集成空间、通道双注意力模块的ResNet18网络,引入Focal Loss函数解决微表情数据样本不平衡的问题,并将宏表情识别领域的先验知识迁移到微表情识别领域,以提高识别效果。在CASME II微表情数据集上使用"留一交叉验证法"进行实验,结果表明本文方法相比一些现有的方法识别准确率及F_(1)值更高。

基于轻量级卷积神经网络的手势识别检测

针对基于深度学习的手势识别模型参数量大、训练速度缓慢且对设备要求高,增加了成本的问题,提出了一种基于轻量级卷积神经网络的手势识别检测算法。首先利用Ghost模块设计轻量级主干特征提取网络,减少网络的参数量和计算量;通过引入加权双向特征金字塔网络改进特征融合网络,提升网络检测精度;最后使用CIoU损失函数作为边界框回归损失函数并加入Mosaic数据增强技术,加快模型收敛速度提升网络的鲁棒性。实验结果表明,改进后的模型大小仅为17.9MB,较原YOLOv3模型大小减小了92.4%,平均精确度提高了0.6%。因此新的检测方法在减少模型参数量的同时,还可保证模型的检测精度和效率,为手势识别检测提供理论参考。

结合分层深度网络与双向五元组损失的跨模态异常检测

大数据环境下的跨模态异常检测是一个非常有价值且极具挑战性的工作.针对目前已有跨模态异常检测框架对数据异常值类型检测不全面以及数据利用率较低的问题,提出了一个结合分层深度网络与相似度双向五元组损失的跨模态异常检测方法.首先,提出的框架引入一个单视图异常检测网络层,通过模态内近邻样本相似度来检测数据样本中是否存在属性异常与部分属性类别异常点;接着,提出基于相似度双向五元组损失的双分支深度网络用于检测数据中的类别异常与剩余部分的属性类别异常,该损失一方面能够使不同属性数据正交化,另一方面使得相同属性数据之间线性相关,从而有效地加大了不同属性数据之间的特征差异性,以及增加了相同属性之间的特征相关性;同时,提出的双分支网络通过模态间双向约束和模态内的邻域约束,极大提高了数据利用率和模型的泛化能力.实验结果表明,所提出的框架可以全面检测出不同模态中所有的异常类型样本点,并且表现优于现有的可应用于跨模态异常检测的方法,优势明显.