基于注意力融合的目标跟踪算法

针对基于孪生网络的目标跟踪算法存在抗干扰能力弱、鲁棒性差等问题,在SiamCAR基础上提出通道和空间注意力融合的目标跟踪算法。在特征提取子网络和分类回归子网络之间级联改进后的高效通道注意力和空间注意力模块,加强网络对互相关后响应图中重要通道特征和位置特征的关注,同时抑制不重要的特征信息。在OTB100上,所提算法在背景杂乱挑战下成功率和精度相比SiamCAR分别提高了3.1%和2.8%;在VOT2018上,所提算法的鲁棒性和期望平均重叠率相比SiamCAR分别提高了4.9%和2.2%。实验结果表明,所提算法增强了跟踪器的鲁棒性,提升了跟踪器在复杂场景下的跟踪效果。     

基于深度学习的光学元件表面疵病识别北大核心CSCD

精密光学元件表面疵病的人工检测分类方法效率低,且准确率易受疲劳等人工因素影响,而基于传统机器学习方法的分类准确率有待进一步提高。提出了一种基于深度学习卷积神经网络的光学大尺寸元件表面疵病识别方法。首先,通过现场实验采集并整理了大尺寸镜面疵病样本;接着,基于单通道灰度图像构建融合梯度的三通道图像,挖掘更深入的特征表达;最后,基于经典的LeNet网络,提出了面向激光惯性约束聚变(ICF)的光学元件表面疵病识别网络ICFNet,该网络不需要复杂的手工特征设计和提取,仅使用原始灰度图像就实现高效的疵病识别。实验结果表明:针对包含麻点、划痕和灰尘的三类疵病数据,ICFNet相较于使用多项特征和支持向量机的传统方法拥有较好的分类准确率。     

基于重引力搜索和深度学习的图像表情识别研究北大核心CSCD

传统表情识别技术采用单一类型的特征表示方法,由于每个特征类型对不同数据集的表示效果存在差异,导致传统技术对不同数据集的表情识别效果也存在较大的差异。设计一种多类型混合特征的选择方案,用以提高不同数据集的表情识别准确率。将面部不同区域、不同类型的特征集作为基础特征集,利用重引力搜索算法从基础特征集中选择优化的特征子集。将优化的特征子集输入深度信念网络进行训练和半监督学习,采用训练的网络模型对表情进行识别。实验结果表明,在不同数据集条件下,采用该方法均能够保持较高的识别准确率。     

单目标跟踪研究综述

单目标跟踪作为一项关键的计算机视觉任务在工业与军工领域具有重要作用,从以图像特征为核心的传统方法发展到以网络结构设计为中心的深度学习方法,展现出了较大的研究价值。对单目标跟踪的发展过程进行了总结:首先介绍了一些主流的数据集;接着将以速度为优势的相关滤波方法和以精度高为特色的深度学习类方法作为主要脉络,对其中一些基准方法与高性能方法的设计思路进行了研究分析;最后对各种结构的方法进行了总结,并对今后的研究趋势作出展望。     

基于多层深度卷积特征的抗遮挡实时跟踪算法

为提高复杂场景中目标跟踪算法的准确性与实时性,提出一种基于多层深度卷积特征的抗遮挡实时目标跟踪算法。针对目标跟踪任务,先对深度卷积网络VGG-Net-19进行微调,再提取目标区域的多层深度卷积特征。根据相关滤波框架构建位置相关滤波器,确定目标中心位置。设计尺度相关滤波器对目标区域进行不同尺度采样,确定目标尺度。目标遮挡时,采用阶段性评估策略进行模型更新与恢复,解决模型误差积累问题。选取目标跟踪评估数据集OTB-2015(100组视频序列)与UAV123(123组视频序列)进行测试。实验结果表明,本文算法具有更高的准确性,能够适应目标遮挡、外观变化及背景干扰等复杂情况,平均速度为29.6 frame/s,满足目标跟踪任务的实时性要求。     

基于深度学习的故障检测方法

针对传统故障诊断方法中特征提取技术难度大、故障样本获取困难等问题,在深度学习计算框架下提出了一种半监督训练的故障检测方法,利用深度信念网络中的受限波茨曼机堆栈结构实现了数据高层特征的自动提取,结合支持向量数据描述方法实现了异常数据检测,只需利用正常工况的数据样本进行网络训练和模型拟合,无需故障样本数据,也无需人工干预进行信号特征提取,即能实现对故障数据进行的实时检测和判别。经采用标准轴承实验数据的三组故障数据进行验证,故障识别率达到100%,具有很强的工程应用价值。     

基于多尺度并行残差网络的图像去雾算法北大核心CSCD

雾降低了图像的清晰程度和细节信息,从而对后续视觉信息处理的影响是一个具有挑战性的问题。现有的图像去雾算法虽能去除雾度,但对处理户外浓雾场景的效果较差。为了突破现有去雾算法的局限性,结合大气散射物理模型,提出了一种端到端的多尺度并行融合去雾网络。采用多尺度卷积从整体到局部提取不同尺度的特征,并对这些特征进行多次并行融合;通过引入残差模块对细节特征进行深入学习,可以恢复出更多的图像细节。实验结果和数据分析表明,提出的方法在合成图像和真实图像上都能表现出良好的去雾性能,PSNR和SSIM指标平均同比提升3%。     

一种多尺度相似性学习的目标跟踪算法研究

基于深度学习的目标跟踪算法由于其良好的性能已经成为目标跟踪领域的主流算法之一。其核心思想是进行前后帧的相似性学习从而完成模板帧与搜索帧的匹配。其中,相似性学习是影响跟踪算法性能的关键一环。以孪生网络的相似性学习为切入点,对现有的深度互相关(DW-XCorr)的相似性学习方式进行改进,提出了一种多尺度相似性学习的目标跟踪算法。该算法在SiamRPN的基础网络框架下,构造多尺度互相关(Multi-Scale Cross Correlation,MS-XCorr)模块,对原有的互相关操作进行多尺度的改进,从而增加学习特征尺度的多样性,提高了跟踪网络相似性学习的效率,最终使得算法跟踪性能有进一步提升。在实验部分,将改进后的算法与其基线进行了对比实验,该算法在成功率(Success Rate)、精度(Precision)及平均精度(Norm Precision)上均有提升,成功率提高了4.3%,精度提高了4.4%,平均精度提高了4.0%。实验表明,多尺度互相关模块相较于深度互相关模块具有更强的相似性学习能力,提出的多尺度相似性学习的目标跟踪算法在目标光照、形态变化、遮挡以及干扰等复杂场景下具有更...     

基于改进Mean Shift算法的实时视频目标跟踪

设计了一套嵌入式平台上实现的视频目标跟踪系统.该系统采用CMOS图像传感器获取视频信号,利用Z228多媒体芯片自带的ARM9处理器完成视频信号的控制,并通过MPEG-4硬件编码器实现视频信号的压缩.用Mean Shift算法跟踪运动目标,针对其收敛的局限性设置多个搜索点来提高其跟踪效果.通过减少采样点和标记已计算点来提高代码运行速度,增强了跟踪的实时性.实验结果表明,本系统能以27 fps速率连续稳定地实现视频目标的跟踪.     

基于深度学习的ELM实时识别研究

基于深度学习的方法,在HL-2A装置上开发出了一套边缘局域模(ELM)实时识别算法。算法使用5200次放电数据(约24.19万数据切片)进行学习,得到一个深度为22层的卷积神经网络。为衡量算法的识别能力,识别了HL-2A装置自2009年实现稳定ELMyH模放电以来所有历史数据(约26000次放电数据),共识别出1665次H模放电,其中误识别35次,误报率为2.10%。在实际的1634次H模放电中,漏识别4次,漏识别率为0.24%。该误报率和漏报率可以满足ELM实时识别的精度要求。识别算法在实时控制环境下,对单个时间点的平均计算时间为0.46ms,可以满足实时控制的计算速度要求。     

High speed ghost imaging based on a heuristic algorithm and deep learning

We report an overlapping sampling scheme to accelerate computational ghost imaging for imaging moving targets,based on reordering a set of Hadamard modulation matrices by means of a heuristic algorithm. The new condensed overlapped matrices are then designed to shorten and optimize encoding of the overlapped patterns, which are shown to be much superior to the random matrices. In addition, we apply deep learning to image the target, and use the signal acquired by the bucket detector and corresponding real image to train the neural network. Detailed comparisons show that our new method can improve the imaging speed by as much as an order of magnitude, and improve the image quality as well.     

基于自适应尺度的TLD目标跟踪算法

为提升TLD目标跟踪算法的每帧处理速度,以达到在更高分辨率视频中跟踪目标的实时性要求,在TLD算法框架的基础上,提出了一种基于自适应尺度检测学习的目标跟踪算法(AS-TLD)。当跟踪目标成功时,选取当前帧跟踪到的目标尺度及几个相邻的尺度作为下帧检测目标时滑动窗口尺度的选取范围;而当跟踪失败时,则选取在TLD算法初始化阶段,根据跟踪目标及视频图像大小选定的尺度来保障长时间跟踪目标,从而有效减少了平均每帧扫描的窗口数量。实验结果表明,该方法不仅有效地降低了检测模块的检测时间,显著提高了整体算法速度,而且通过动态选取尺度,在一定程度使得TLD各个模块更加协调,跟踪精确度得到提升。     

基于图像分离块操作的快速模板匹配跟踪算法

传统的模板匹配跟踪算法存在运算量大和实时性差的缺陷,限制了它的应用范围。针对这一问题,在已有的基于位置预测相关跟踪算法的基础上,提出了利用图像分离块操作对相关跟踪算法进行改进,进一步减少相关跟踪算法的计算量,以满足系统的实时性要求。对改进算法进行了模拟仿真实验验证。仿真结果表明：该改进算法不仅在很大程度上减少了计算量,提高了跟踪系统的实时性,而且能够有效地减少随机噪声的影响,使得跟踪更加快速准确。     

A deep learning ball tracking system in soccer videos

Increasing interest, enthusiasm of sport lovers, and economics involved offer high importance to sports video recording and analysis. Being crucial for decision making, ball detection and tracking in soccer has become a challenging research area. This paper presents a novel deep learning approach for 2D ball detection and tracking (DLBT) in soccer videos posing various challenges. A new 2-stage buffer median filtering background modelling is used for moving objects blob detection. A deep learning approach for classification of an image patch into three classes, i.e. ball, player, and background is initially proposed. Probabilistic bounding box overlapping technique is proposed further for robust ball track validation. Novel full and boundary grid concepts resume tracking in ball_track_lost and ball_out_of_frame situations. DLBT does not require human intervention to identify ball from the initial frames unlike the most published algorithms. DLBT yields extraordinary accurate and robust tracking results compared to the other contemporary 2D trackers even in presence of various challenges including very small ball size and fast movements.     

基于DM642的运动目标实时跟踪监控系统的设计

针对视频监控中的运动目标,引入自主跟踪思想,设计了一种基于DSP的运动目标实时跟踪监控系统。系统以TI公司的DSPTMS320DM642为核心,采用改进的差分算法辅以二值化形态学处理进行运动检测,并通过速度归一化求取云台转动矢量,应用于变速云台系统,实现了对运动目标的自主稳定跟踪。实验证明,系统取得了良好的跟踪效果,保证了目标跟踪的自主性、准确性和实时性。     

Signal area estimation based on deep learning

In many practical application scenarios, radio communication signals are commonly represented as a spectrogram, which represents the signal strength measured at multiple discrete time instants and frequency points within a specific time interval and frequency band, respectively. In the context of spectrum occupancy measurements, the notion of Signal Area (SA) is defined as the rectangular region in the time–frequency domain where a signal is assumed to be present. Signal Area Estimation (SAE) is an important functionality in spectrum-aware wireless systems where spectrum usage monitoring is required. However, the conventional approaches to SAE have a limited estimation accuracy, in particular at low SNR. In this work, a novel technique for SAE is proposed using Deep Learning based on Artificial Neural Network (DL-ANN) for enhanced extraction of SA information from radio spectrograms. The performance of the proposed DL-ANN method is evaluated both with software simulations and hardware experiments, and the results are compared with several conventional methods from the literature, showing significant performance improvements. A key feature of the proposed method is the improvement in the SAE accuracy compared to other existing methods (in particular in the low SNR regime) and the capability to extract the location of the detected SAs automatically. Overall, the proposed technique is a promising solution for the automatic processing of radio spectrograms in spectrum-aware wireless systems.     

Prediction carbon dioxide solubility in ionic liquids based on deep learning

Ionic liquids have a great potential in capture and separation of carbon dioxide (CO₂), and the solubility of CO₂ in ionic liquids is one of key data for engineering applications. In this paper, the critical properties of ionic liquids are combined with deep learning models (CP-DNN, CP-CNN, CP-RNN) to establish theoretical prediction models of CO₂ solubility in ionic liquids. The predictive performance of these framworks is able to meet or exceed the predicted effects of the method based on thermodynamic models (PR,SRK) and machine learning method (XGBoost). For CP-RNN, the coefficient of determination (R²) between experimental and predicted values is 0.988, CP-CNN is 0.999, and CP-DNN is 0.984. This research can avoid complex computational characterisation, it is to provide a theoretical method to further enrich and improve the data information analysis of the solubility of CO₂ in ionic liquids.     

目标跟踪中目标模型更新问题的半监督学习算法研究

本文针对长期稳定的目标跟踪中的目标形变、尺度缩放、旋转等问题, 提出一种步步为营的反馈式学习方法, 该方法通过正、负约束实现对于目标模型和分类器的判别能力和容错能力提高的同时, 使更新带来的误差尽量小, 并证明了其收敛性. 通过实验表明, 对于同一种跟踪算法使用本文提出的目标更新方法进行更新学习的比不更新学习的跟踪效果要稳定得多, 对于目标的尺度变化、形变、旋转、视角变化、模糊等都有较好的适应性, 并通过与现有的较流行的方法进行比较, 本文方法鲁棒性较好, 有很高的研究和应用价值.     

基于深度学习的材料超声回波衰减预测方法

材料超声回波衰减是评价材料均匀一致性的常用方法, 针对具有复杂结构的航空发动机盘件难以进行材料底面超声回波衰减评价的问题, 本文提出了利用超声背散射波信号直接预测底面回波衰减的方法。采用10MHz聚焦探头进行超声背散射波数据的采集, 利用深度学习技术构建和训练模型,建立了基于深度学习的材料底面回波衰减预测方法, 同时讨论了采用不同信号形式的超声波信号分类识别模型的准确率差异。研究发现：基于深度学习技术可实现通过超声背散射波预测材料的底面回波衰减, 预测结果和实际底面回波衰减试验结果具有良好的一致性。