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[期刊] 清华大学学报(自然科学版)
[作者]
杜晓闯 梁漫春 黎岢 俞彦成 刘欣 汪向伟 王汝栋 张国杰 付起
快速、准确的放射性核素识别可有效地对放射性危险源进行及时的监测预警,对保护人们远离放射源的威胁具有重要意义。该文基于卷积神经网络研究了放射性核素γ能谱的识别。通过溴化镧能谱仪采集16种放射性核素的γ能谱数据,并通过改变放射性核素γ能谱的计数和能谱漂移程度,创建生成大量单核素和双核素γ能谱训练数据,利用自搭建的卷积神经网络开展放射性核素识别模型训练。实验采集其中9种核素及其双核素的混合能谱对核素识别模型开展验证,结果表明:在剂量率约为0.5μSv/h、测量采集时间为60 s时,模型的识别准确率可达92.63%,满足在低剂量率下对放射性核素进行快速识别筛查的需求。
[期刊] 中南林业科技大学学报
[作者]
陈伟文 邝祝芳 王忠伟
【目的】研究改进经典卷积神经网络模型AlexNet在番茄叶片病害识别中出现的过拟合问题，使之成为识别精度更高，泛化能力更强的网络模型，达到精准识别番茄叶片病害类型的目的。【方法】AlexNetImproved模型采用数据增强与随机失活部分神经元的方法改进了原始AlexNet网络模型出现的过拟合现象，利用PlantVillage数据库中十种类型的番茄数据为数据集对模型进行训练，选取LeNet模型，原始AlexNet模型，VGG16模型作为对比网络模型，采用5种常用的评估指标来评估改后的模型，即混淆矩阵，准确率，精确率，召回率，F1值。与此同时，绘制了训练过程中的训练准确率曲线、验证准确率曲线、训练损失率曲线、验证损失率曲线来直观地显示模型的性能，最后用改进后的网络模型AlexNet-Improved训练所得的权重文件对具体番茄病害叶片进行识别。【结果】1）改进的模型AlexNet-Improved在150个epoch的训练过程中，其训练效果比其他网络模型更好，原AlexNet模型的过拟合问题经过改进后得到了很大的改善。2)AlexNet-Improved的混淆矩阵数据显示，改进后的模型正确识别出的总番茄病害样本数量比其他网络模型更多。3)AlexNet-Improved模型准确率为95.8%，比原模型高2.4%,F1值比原模型高3%。4）具体案例分析发现，改进的模型AlexNetImproved可以准确识别出叶片所患病害类型。【结论】在原AlexNet模型的基础上，通过使用翻转、裁剪操作扩增数据集，在全连接层使用Dropout层随机失活50%的神经元后，改进的模型AlexNet-Improved比其他模型在训练效果、准确性和具体番茄叶片病害识别上均有更好的表现。
[期刊] 华中师范大学学报(自然科学版)
[作者]
庞世燕 郝京京 胡瀚淳 杨玉芹
教师课堂教学行为是课堂教学活动的重要组成部分，而进行教师的教学行为识别对评价课堂教学质量有着重要意义.该文提出了一种基于时空图卷积神经网络的教师教学行为识别方法，此方法首先以教师教学视频中的单帧影像为单元提取人体骨架点信息，然后以时空图卷积神经网络为框架聚合多帧影像信息，对教师教学行为类别进行识别.为了验证方法的有效性，文章构建了两组包含6大类教师日常教学行为的视频数据集，并进行了对比实验.实验结果表明，基于时空图卷积神经网络的教师教学行为识别方法可以有效排除教室场景内无关信息的干扰，充分利用多帧影像中骨架点间产生的时空信息，来准确识别教师典型教学行为，具有更高准确率和更强的鲁棒性.该文相关研究可以及时、有效地反应教师的教学状态，有助于教师及时优化教学行为，助力智慧教学.
[期刊] 沈阳农业大学学报
[作者]
陈春玲 杨雪 周云成 王俊 朱浩祎 苑婷 于泳
为了实现复杂背景下绝缘子的快速、准确识别,提出了基于卷积神经网络的绝缘子目标识别方法。该方法通过公开数据集ImageNet预训练VGGNet,并将VGGNet作为特征提取网络,预训练后用其参数初始化Faster R-CNN,通过绝缘子数据集再训练,最终用来识别绝缘子目标。此外,为了探究不同卷积网络和不同算法对试验结果的影响,除上述VGGNet和Faster R-CNN以外,还使用了AlexNet和Fast R-CNN来进行对比试验,即对比Fast R-CNN+VGGNet、Faster R-CNN+VGGNet、Faster R-CNN+AlexNet这3种网络。测试结果表明:在使用相同特征网络VGGNet时,Faster R-CNN的各项测试指标均优于Fast R-CNN,在使用相同算法Faster R-CNN时,VGGNet网络的检测指标较为理想,但识别速度稍慢于AlexNet网络。3种网络都能够达到绝缘子目标识别的目的,精确度依次为87.23%、96.66%、93.34%,召回率依次为59.42%、84.06%、49.28%,平均识别时间依次为8.48,2.70,1.40s。观察试验可知,相比其他两种算法Faster R-CNN+VGGNet检测结果较为理想,其精确度分别高出9.43%和3.32%,召回率分别高出24.64%和34.78%,说明该方法可对复杂背景下的绝缘子进行有效识别。
[期刊] 实验技术与管理
[作者]
吕淑平 黄毅 王莹莹
针对C3D卷积神经网络存在网络结构较浅、输入图像分辨率较低、训练过程中易产生过拟合现象等问题,该文设计了基于C3D卷积神经网络的人体动作识别改进算法。对3D卷积核进行分解,采用时空分离的(2+1)D卷积方式代替3D卷积;加深网络结构,增加一层(2+1)D卷积层和一层3D池化层,使输入图像由16帧112×112提升至32帧224×224;同时在每个(2+1)D卷积层后加入BN层,减少了训练过程梯度弥散。改进后的网络模型相较于原网络以及其他相关方法有更高的识别精度。
[期刊] 上海海洋大学学报
[作者]
王振华 曲念毅 钟元芾 何婉雯 宋巍 黄冬梅
受不规律潮汐的影响,现有的海岛地物类别自动识别方法存在精度低和时效性差等问题,通过改进深度卷积神经网络提出了一种基于遥感影像的海岛快速识别方法:(1)在深度卷积神经网络的卷积层中增设1×1的卷积核作为瓶颈单元,对多波段的遥感影像进行降维;(2)在池化层引入了重采样方法,基于灰度值对海量的遥感影像进行特征压缩。以300景Landsat-8遥感影像为源数据,分别采用CNN、RCNN和本文改进的深度卷积神经网络对遥感影像中的海岛进行识别,实验结果表明:(1)改进的深度卷积神经网络降低了海岛识别的计算耗时,其计算耗时仅为CNN的4.56%和RCNN的5.60%;(2)改进的深度卷积神经网络较CNN和RCNN提高了海岛识别的精度,识别精度分别为96.0%、93.3%和95.0%。结果说明,改进的深度卷积神经网络适用于面向遥感影像的海岛自动识别。
[期刊] 西南农业学报
[作者]
苏鸿 温国泉 谢玮 韦幂 王筱东
【目的】研究基于区域卷积神经网络(R-CNN)模型的广西柑橘病虫害识别方法,为提高柑橘重要病症分类和病理检测效率提供参考依据。【方法】设计专用R-CNN模型,采用多层神经网络,通过机器学习算法和神经网络对柑橘黄龙病、红蜘蛛感染和溃疡病等广西柑橘主要病症特征图像进行识别,分析其准确率和空间复杂度。【结果】R-CNN模型对广西柑橘黄龙病的平均识别准确率为95.30%,对红蜘蛛感染的平均识别准确率为90.30%,对溃疡病的平均识别准确率为99.10%,均优于传统机器学习方法中支持向量机算法(SVM)的平均识别准确率(分别为93.20%、88.20%和95.20%),分类效果也优于小型神经网络模型如视觉几何组网络(VGG-19)模型,平均识别准确率分别提高4.25%、4.62%和2.55%。R-CNN模型在较少神经元参数(33层卷积网络)情况下,空间复杂度比SVM和VGG-19模型低,能获得更佳的柑橘黄龙病、红蜘蛛感染和溃疡病识别效果。【结论】R-CNN模型识别是一种对柑橘黄龙病、红蜘蛛感染和溃疡病行之有效的鉴别方法,可在广西柑橘果园大量部署和应用。
[期刊] 物流技术
[作者]
刘建国 代芳 詹涛
为解决字符分割错误造成的车牌识别错误,提出一种基于卷积神经网络的端到端的车牌识别算法,该算法首先采用基于颜色定位、文字定位和边缘检测的方法从自然场景中提取出车牌,由于样本量的问题,采用车牌生成器对车牌样本进行扩充,得到80602张车牌数据,将车牌按照7:1分为训练集和测试集,使用改进的AlexNet网络生成端到端的深度学习模型进行训练,并使用得到的模型进行车牌字符识别,车牌识别准确率达到96.7%。实验结果表明,该方法车牌识别准确率高,且鲁棒性较好。
关键词：
车牌定位 端到端 车牌识别 卷积神经网络
[期刊] 清华大学学报(自然科学版)
[作者]
刘琼 李宗贤 孙富春 田永鸿 曾炜
针对基于卷积神经网络的图像识别采用随机初始化网络权值的方法易收敛到局部最优值的问题,该文提出了一种结合无监督和有监督学习的网络权值预训练算法。融合零成分分析白化与深度信念网络预学习得到的特征,对卷积神经网络权值进行初始化;通过卷积、池化等操作,对训练样本进行特征提取并使用全连接网络对特征进行分类;计算分类损失函数并优化网络参数。在公开图像数据库中进行了大量实验,与公开最佳算法比较,该算法在MNIST中的识别错误率降低了0.1%,在Caltech101中的分类准确率提升了0.56%,验证了该算法优于现有算法。
关键词：
深度信念网络 图像识别 卷积神经网络
[期刊] 实验技术与管理
[作者]
吕淑平 黄毅 王莹莹
针对双流卷积神经网络存在的网络结构较浅、时间流及空间流网络均为独立训练学习、并未学习到时空网络之间关联信息等问题,文章设计了基于双流卷积神经网络的人体动作识别改进算法。采用Res Net-34对原网络进行替换,加深网络结构;将时间流、空间流网络提前进行特征图融合,加强时空网络信息融合的充分性。文章还对具体的融合方式和融合位置进行了实验研究,确定了网络最佳融合策略,在UCF-101数据集上的识别率为91.5%,相较于原网络以及其他相关识别方法有更高的识别精度。
关键词：
动作识别 深度学习 双流卷积神经网络
[期刊] 水产学报
[作者]
蔡卫明 庞海通 张一涛 赵建 叶章颖
随着人工智能、大数据、机器学习、计算机视觉等技术的发展，卷积神经网络（CNN）越来越多地应用于图像识别领域，图像数据集的丰富性以及多样性对CNN模型的性能和表达能力至关重要，但现有的鱼类图像公共数据集资源较匮乏，严重缺少训练集以及测试集样本，难以满足深度CNN模型优化及性能提升的需要。实验以大黄鱼、鲤、鲢、秋刀鱼和鳙为对象，采用网络爬虫以及实验室人工拍照采集相结合的方式，构建了供鱼种分类的基础图片数据集，针对网络爬虫手段获取到的鱼类图像存在尺度不一、格式不定等问题，采用图像批处理的方式对所有获取到的图像进行了统一的数据预处理，并通过内容变换以及尺度变换对基础数据集做了数据增强处理，完成了7 993个样本的图像采集与归纳；在权值共享和局部连接的基础上，构建了一个用于鱼类识别的CNN模型，采用ReLU函数作为激活函数，通过dropout和正则化等方法避免过度拟合。结果显示，所构建的CNN鱼种识别模型具有良好的识别精度和泛化能力。随着迭代次数的增加，CNN模型的性能也逐步提高，迭代1 000次达到最佳，模型的准确率为96.56％。该模型采用监督学习的机器学习方式，基于CNN模型，实现了5种常见鱼类的鱼种分类，具有较高的识别精度和良好的稳定性，为养殖鱼类的品种识别提供了一种新的理论计算模型。
关键词：
鱼类识别 卷积神经网络 图像识别
[期刊] 清华大学学报(自然科学版)
[作者]
冯青靓 龙泽宇 曹少飞 贡文静 宋沁楠
核能发电实现经济效益增长的同时,也存在使得放射性物质进入核电站附近水域的风险,对生态环境产生了一定的影响。斑马鱼作为实验室常用的水生模式生物,对外界环境变化十分敏感,可起到理想的环境监测指示作用。该文探究了斑马鱼对核电站液态流出物中主要放射性核素之一的137Cs的浓集与排出动力学过程。通过对养殖方法和装置进行设计,实现了斑马鱼在放射性水体条件下的养殖,并以活体检测的方式对斑马鱼体内的137Cs活度进行定期测量。结果显示:在放射性活度浓度约1 000 Bq/L的养殖条件下,浓集实验初期斑马鱼对137Cs的吸收较快,其体内137Cs比活度呈直线上升趋势,直至第50 d左右基本保持不变,对应的生物浓集系数为（5.81±0.23）L/kg;排出实验初期斑马鱼体内137Cs比活度下降较快,但从第60 d左右下降趋势开始变得不明显,最终趋于平缓。整体表现出斑马鱼对137Cs富集水平相对较低,但不易排出的特点。该实验可为核电发展对水生生物的影响评估以及水环境评价工作提供一定的参考。
[期刊] 清华大学学报(自然科学版)
[作者]
杨力 张钰杰 方晟 宋嘉悦 李新鹏 陈义学
放射性核素的局地尺度大气扩散研究对于开展核应急响应工作非常重要。Lagrange烟团扩散模型是一种在该尺度上快速准确地建立放射性辐射场的有力工具。该文开发了适用于局地尺度的Lagrange分裂烟团(SPUFF)扩散模型,其可适配加州气象(CALMET)模型。以CALMET模型驱动SPUFF扩散模型,开展局地尺度扩散模拟,假设以三门核电站作为扩散场景,基于风洞实验数据对SPUFF扩散模型进行性能验证,再基于福岛第一核电站附近的双葉町监测站已公布的监测数据进行模型的实用性评估。此外,针对烟团水平分裂阈值在上述场景开展了较全面的敏感性分析,以确定分裂开启条件。性能验证结果显示, SPUFF扩散模型性能优异,全部4个关键统计指标(模拟值在测量值2倍以内的比例、比例偏差、标准化均方误差和标准化绝对差)满足可接受模型标准。实用性评估结果显示,较Lagrange粒子模型LAPMOD, SPUFF扩散模型的模拟值可匹配更多的监测值;同时成功再现了反应堆事件引发的放射性核素释放导致的监测峰值效应。敏感性分析结果表明,单一气象条件(例如恒定风场)的复杂地形场景可采用不分裂模式;气象多变的复杂地形场景则有必要开启分裂模式。建议核电站局地尺度扩散的烟团水平分裂阈值为700～1 100 m。
[期刊] 中国农业大学学报
[作者]
张建华 孔繁涛 吴建寨 翟治芬 韩书庆 曹姗姗
为实现自然条件下棉花病害图像准确分类,提出基于改进VGG-16卷积神经网络的病害识别模型。该模型在VGG-16网络模型基础上,优化全连接层层数,并用6标签SoftMax分类器替换原有VGG-16网络中的SoftMax分类器,优化了模型结构和参数,通过微型迁移学习共享预训练模型中卷积层与池化层的权值参数。从构建的棉花病害图像库中随机抽取病害图像样本作为训练集和测试集,用以测试该方法的性能。试验结果表明:该模型能有效提取出棉花病害叶片图像的多层特征图像,并通过Relu激活函数的处理更能凸显棉花病害的边缘信息与纹理信息,分辨率为512像素×512像素图像在样本训练与验证试验效果最好。在平均识别准确率方面,本研究模型较BP神经网络、支持向量机、AlexNET、GoogleNET、VGG-16NET效果最好,达到89.51%,实现对棉花的褐斑病、炭疽病、黄萎病、枯萎病、轮纹病、正常叶片的准确区分。该模型在棉花病害识别领域具备良好的分类性能,可实现自然条件下棉花病害的准确识别。
[期刊] 中国科学技术大学学报
[作者]
杨子文 陈蕾 浦建宇
为弥合抽象图像底层视觉特征与高层情感语义间的鸿沟,同时缓解抽象图像情感识别所固有的小样本缺陷,将两层迁移学习策略引入传统的卷积神经网络,提出一种基于两层迁移卷积神经网络的抽象图像情感识别模型.该模型利用深度特征的层次性,首先通过大规模通用图像数据集来学习提取普适的底层图像特征;然后利用抽象图像风格分类数据集来学习提取抽象图像的专有高层语义特征;最后采用抽象图像情感识别数据集来微调整个网络.MART数据集上的实验结果表明,与传统的抽象图像情感识别方法相比,所提出的模型能够有效地提高识别精度.
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