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[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] 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] 北京林业大学学报
[作者]
于慧伶 麻峻玮 张怡卓
【目的】针对卷积神经网络识别植物叶片过程中,叶片边缘形状对卷积层的过度作用而导致相似边缘形状叶片识别错误的问题,提出了一种双路卷积神经网络的植物叶片识别模型。【方法】模型考虑了叶片信息的边缘形状与内部纹理特征,构建了双路卷积神经网路结构,其中形状特征路径运用7层卷积层的网络结构,前3层采用大尺寸11×11及5×5的卷积核提取大视野特征,完成叶片形状特征提取,另外4层卷积层采用3×3小尺寸卷积核提取叶片细节特征;纹理特征路径采用6个3×3卷积核的卷积层,提取叶片纹理图像细节特征;然后通过特征融合层将两类特征相加为融合特征,并利用全连接层对植物叶片种类进行识别。【结果】实验结果表明,双路卷积神经网络模型与单路卷积神经网络和图像处理分类识别模型相比,在Flavia叶片数据集与扩充植物叶片数据集上,Top-1识别准确率分别提高到了99. 28%、97. 31%,Top-3识别准确率分别提高到了99. 97%、99. 74%,标准差较其他识别与分类模型下降到0. 18、0. 20。【结论】本文提出的叶片识别模型能有效避免相似叶片边缘形状干扰而导致识别错误的问题,可以提高植物叶片的识别准确率。
[期刊] 河北经贸大学学报(综合版)
[作者]
王建军 刘乐姗 李子坤
针对传统入侵检测算法普遍存在的检测准确率偏低、误报率高和对未知安全威胁检测的不足等问题,利用卷积神经网络的数据特征提取自主发现和提取的技术特征以及高准确率,提出一种基于卷积神经网络算法的网络入侵检测系统模型,公开数据集测试结果显示该模型较传统的入侵检测方法有较高的准确率和较低的漏报率。
关键词：
入侵检测 卷积神经网络 协议分层
[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] 工业工程与管理
[作者]
赵哲耘 刘玉敏 王宁
为实时识别动态过程质量异常模式，提出了基于改进卷积神经网络的在线识别方法。根据动态过程数据流的特点构建一维卷积神经网络识别模型；通过改进卷积神经网络损失函数提升模型在不平衡分类问题下的识别准确率；为减少实验次数和节约计算资源，利用正交试验法对改进后的卷积神经网络进行参数优化；以某铅酸蓄电池涂板过程为例验证了所提模型的有效性。实验结果表明，所提方法在处理不平衡样本问题时表现出了良好的识别能力，能够有效的应用于动态过程质量异常模式的在线识别。
[期刊] 湖南农业大学学报(自然科学版)
[作者]
郭建政 童成彪
以SV10PB1–30B液控单向阀为研究对象，利用传感器采集3种不同泄漏模式下10个阀芯的振动信号，设计深度卷积模型，开展不同测点(单向阀的上表面和阀座)、不同信号特征提取方式(原始信号、特征值、特征图)下的模式识别研究。结果表明：基于轴向冲击信号特征值和深度卷积神经网络的模型能有效识别故障类型，验证集上的识别准确率高达88.293%，是基于特征图的7.79倍，是基于原始时域冲击信号的1.16倍；训练步数以100的较优，同时该模型对正常阀芯和不同损伤阀芯的分类效果明显。
[期刊] 湖南农业大学学报(自然科学版)
[作者]
郭建政 童成彪
以SV10PB1–30B液控单向阀为研究对象，利用传感器采集3种不同泄漏模式下10个阀芯的振动信号，设计深度卷积模型，开展不同测点(单向阀的上表面和阀座)、不同信号特征提取方式(原始信号、特征值、特征图)下的模式识别研究。结果表明：基于轴向冲击信号特征值和深度卷积神经网络的模型能有效识别故障类型，验证集上的识别准确率高达88.293%，是基于特征图的7.79倍，是基于原始时域冲击信号的1.16倍；训练步数以100的较优，同时该模型对正常阀芯和不同损伤阀芯的分类效果明显。
[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] 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] 林业科学
[作者]
赵子宇 杨霄霞 郭慧 葛浙东 周玉成
【目的】提出一种基于卷积神经网络模型——PWoodIDNet模型的木材宏、微观辨识方法,以有效提高木材辨识精度和速度,为海关、进出口检疫检验、家具企业等法定部门和企业提供先进的辨识方法和仪器,推动我国木材进出口检疫检验行业和木材加工制造企业的科技进步。【方法】首先,选择16种木材样本,每种样本获取50张高分辨率显微CT图像和工业相机图像,共1600幅;然后,截取具有木射线、薄壁组织、轴向管胞、纹孔和纹理等特征的目标区域,共4800幅,通过水平翻转、垂直翻转、镜像、亮度变换等图像增强算法后将图像集扩充至19200幅。构建基于卷积神经网络的木材宏、微观辨识模型——PWoodIDNet模型,采用加入动量的随机梯度下降(SGDM)方法优化模型,并利用GPU优化并行运算库,对木材宏、微观结构数据集进行分类准确率对比。【结果】相比现行GoogLeNet模型,PWoodIDNet模型准确率提高1.49%,速度提高59.69%;相比现行AlexNet模型,PWoodIDNet模型准确率提高3.76%,速度提高2.63%。【结论】PWoodIDNet模型突破现有辨识方法木材辨识种类范围窄、准确率低和辨识速度慢的难点,能够有效辨识木材,并可在更短的训练时间内实现最佳辨识效果,为我国木材辨识提供一种新的方法和思路。
[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] 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.
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