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基于多尺度空间-光谱特征提取的颜料高光谱图像分类方法
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作者 汤斌 罗希玲 +6 位作者 王建旭 范文奇 孙玉宇 刘家路 唐欢 赵雅 钟年丙 《光谱学与光谱分析》 北大核心 2025年第8期2364-2372,共9页
颜料不仅赋予文物色彩和美感,更承载着丰富的历史、文化与技术信息,因此对颜料的准确分类与识别是古代彩绘作品修复、保护及学术研究的重要基础。通过检测颜料的种类与化学成分,不仅能帮助确定作品的创作年代、地域特征及工艺风格,还能... 颜料不仅赋予文物色彩和美感,更承载着丰富的历史、文化与技术信息,因此对颜料的准确分类与识别是古代彩绘作品修复、保护及学术研究的重要基础。通过检测颜料的种类与化学成分,不仅能帮助确定作品的创作年代、地域特征及工艺风格,还能为科学修复提供指导依据。然而,传统颜料分析受限于样品尺寸、表面平整度,且部分分析方法需要取样,对文物造成不可逆损伤,这使得古书画颜料的检测面临诸多挑战。高光谱成像技术(HSI)凭借其无损检测、广域扫描及获取完整光谱信息的优势,成为文物颜料分析的重要工具。HSI克服了样品表面不平整、尺寸受限等问题,能够从不同波段获取细致的光谱和空间信息,帮助提取颜料的微观特征。旨在利用HSI技术实现古书画颜料的精准分类与深度特征提取,以应对复杂场景下的颜料检测挑战。为此,我们提出了一种多尺度空间-光谱特征融合的方法,在分析过程中结合不同层次的信息:利用光谱-空间注意力机制捕捉细节特征,并通过视觉转换器(ViT)模型获取图像整体的高层语义信息,从而增强对复杂颜料特征的表示能力和分类性能。实验结果表明,该方法在模拟画作样品上的分类性能显著优于传统和其他深度学习模型:与支持向量机(SVM)相比,分类精度提升了34.35%;相较于HyBridSN与SSRN模型,精度分别提高了8.93%和5.6%。本方法不仅提升了颜料检测的准确性,还为古书画的科学修复和价值保护提供了无损、可靠的技术支持,并为文物保护的智能化发展奠定了技术基础。 展开更多
关键词 高光谱成像 多尺度特征融合 Vision Transformer 光谱-空间注意力 颜料分类
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基于空间金字塔注意力机制残差网络的高光谱图像分类
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作者 刘和 宋璎珞 +3 位作者 胡龙湘 刘国辉 王侃 王爱丽 《液晶与显示》 CAS CSCD 北大核心 2024年第6期833-843,共11页
为了提取高光谱图像的空间-光谱联合特征,本文提出了一种基于改进的空间金字塔注意力机制残差网络的高光谱图像分类模型。首先采用主成分分析法去除光谱冗余,结合空间金字塔注意力机制,改进残差网络的高光谱图像分类模型获取精细化特征... 为了提取高光谱图像的空间-光谱联合特征,本文提出了一种基于改进的空间金字塔注意力机制残差网络的高光谱图像分类模型。首先采用主成分分析法去除光谱冗余,结合空间金字塔注意力机制,改进残差网络的高光谱图像分类模型获取精细化特征。然后利用空间金字塔注意力模型实现多尺度联合特征关注,提升对联合特征的敏感性,并有效地强调并聚焦空间和光谱信息,实现信息交互。最后经过Softmax分类器获得分类标签。本文提出的方法在MUUFL和Tento数据集上进行了实验,结果表明,本文算法的总体分类精度分别达到了94.08%和98.32%。相比于其他高光谱分类模型,本文模型的收敛速度较快,在分类性能上取得了明显的提升,获得了更高的地物分类精度。 展开更多
关键词 高光谱 图像分类 注意力机制 空间-光谱特征
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基于光谱-空间注意力残差网络的高光谱图像分类 被引量:4
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作者 汪菲菲 赵慧洁 +2 位作者 李娜 李思远 蔡昱 《光子学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第12期200-218,共19页
在高光谱图像分类任务中,引入注意力改变提取到的光谱和空间特征权重,有效突出重要特征,提高分类准确率。将注意力机制、残差网络和特征提取模块集成到分类框架中,引入中心区域光谱注意力机制,在避免干扰像素对波段权重影响的同时,利用... 在高光谱图像分类任务中,引入注意力改变提取到的光谱和空间特征权重,有效突出重要特征,提高分类准确率。将注意力机制、残差网络和特征提取模块集成到分类框架中,引入中心区域光谱注意力机制,在避免干扰像素对波段权重影响的同时,利用周围像素增强中心像素波段,增强光谱特征的鲁棒性进而提取有效的光谱特征。并在此基础上提出了光谱-空间注意力残差网络,该网络可以从高光谱图像中连续提取到丰富的光谱特征和空间特征,并通过残差网络连接特征提取模块,缓解了精度下降问题,保证网络良好的分类性能。在4个公开数据集上,所提出的分类算法和其他算法相比,各项指标均达到最优。 展开更多
关键词 光谱-空间特征 残差网络 高光谱分类 光谱注意力机制 空间注意力机制
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融合空间-傅里叶域信息的机器人低光环境抓取检测
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作者 陈路 王怀瑶 +2 位作者 刘京阳 闫涛 陈斌 《计算机应用》 北大核心 2025年第5期1686-1693,共8页
针对现有抓取检测方法无法有效感知稀疏、微弱特征,导致低光环境下机器人抓取检测性能下降的问题,提出一种融合空间-傅里叶域信息的机器人低光环境抓取检测方法。首先,该方法的骨干网络采用编-解码器结构,在网络深层特征与浅层特征融合... 针对现有抓取检测方法无法有效感知稀疏、微弱特征,导致低光环境下机器人抓取检测性能下降的问题,提出一种融合空间-傅里叶域信息的机器人低光环境抓取检测方法。首先,该方法的骨干网络采用编-解码器结构,在网络深层特征与浅层特征融合过程中进行空间域-傅里叶域的特征提取。具体地,在空间域中通过水平和垂直方向的条带卷积捕获全局上下文信息,提取对抓取检测任务敏感的特征;在傅里叶域中分别调整振幅和相位,实现对图像细节和纹理特征的恢复。其次,引入R-CoA(Row-Column Attention)模块平衡图像全局与局部信息,并对图像进行行、列相对位置编码以强化与抓取任务相关的位置信息。最后,在低光Cornell、低光Jacquard以及所构建的低光C⁃Cornell数据集上分别进行验证,所提低光抓取检测方法最高准确率分别达到96.62%、92.01%和95.50%。在低光Cornell数据集(高斯噪声且γ=1.5)上,与GR-ConvNetv2(Generative Residual Convolutional Neural Network v2)、SE⁃ResUNet(Squeeze-and-Excitation ResUNet)相比,所提方法的准确率分别提升2.24个百分点和1.12个百分点。所提方法能够在低光环境下有效提升抓取检测的鲁棒性和准确性,为机器人在低光照条件下的抓取任务提供支持。 展开更多
关键词 机器人 抓取检测 空间-傅里叶域 注意力机制 深度神经网络
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混合深度CNN联合注意力的高光谱图像分类 被引量:9
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作者 王燕 吕艳萍 《计算机科学与探索》 CSCD 北大核心 2023年第2期385-395,共11页
深度学习中的卷积神经网络(CNN)能充分利用计算机的计算能力,高效地提取遥感图像的特征,取得很好的成果,特别是在高光谱图像分类方面取得了很大的进展。为了在有限的高光谱样本上充分提取光谱和空间特征,提高高光谱图像分类的精度,提出... 深度学习中的卷积神经网络(CNN)能充分利用计算机的计算能力,高效地提取遥感图像的特征,取得很好的成果,特别是在高光谱图像分类方面取得了很大的进展。为了在有限的高光谱样本上充分提取光谱和空间特征,提高高光谱图像分类的精度,提出了混合深度卷积联合注意力(HDC-Attention)的模型。首先利用核主成分分析(KPCA)和小批量K均值(MBK-means)对高光谱图像进行组合降维,有效地消除数据冗余并保留主要信息量,使得降维后的数据具有最佳区分度。然后将降维后的数据输入HDC网络进行充分的光谱-空间特征提取。最后利用光谱-空间注意力,重新分配光谱-空间特征的权重,增强有用的空谱特征,抑制无用的特征。提出的模型在三个公开数据集上进行了多次实验,在有限的标记样本下,三个数据集的OA、AA、Kappa分类指标均超过99%。 展开更多
关键词 高光谱图像分类 核主成分分析(KPCA) 卷积神经网络(CNN) 光谱-空间注意力机制 深度学习
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基于空间通道注意力机制与多尺度融合的交通标志识别研究 被引量:9
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作者 黄志强 李军 《南京邮电大学学报(自然科学版)》 北大核心 2022年第2期93-102,共10页
通过YOLOV3深度神经网络算法可以实现道路交通标志的自动检测与识别,由于YOLOV3运算量较大,很难在小型嵌入式平台上使用,针对这一问题,文中提出了改进型的轻量化YOLOV3-3ctiny神经网络模型。为了融合浅层特征图的空间信息与深层特征图... 通过YOLOV3深度神经网络算法可以实现道路交通标志的自动检测与识别,由于YOLOV3运算量较大,很难在小型嵌入式平台上使用,针对这一问题,文中提出了改进型的轻量化YOLOV3-3ctiny神经网络模型。为了融合浅层特征图的空间信息与深层特征图的语义信息,将第19层卷积层通过上采样后与第7层卷积层相连接,多尺度融合后输入YOLO层形成新的特征金字塔,以此提高小目标的识别率。同时,为使网络更加关注交通标志的细节信息,在特征金字塔网络中增添能够增强前景信息降低背景信息的空间通道注意力机制。使用Kmeans聚类算法对数据集作聚类处理,获得一组先验框。在长沙理工大学交通标志数据集上进行测试,实验结果表明,改进后算法的识别率达到91.8%,与YOLOV3-tiny算法相比提高了24.9个百分点,而与YOLOV3算法相比,每张图片的检测时间降低至0.133s,降低了49.6%,该算法具有较强的实时性和准确性。 展开更多
关键词 交通标志 轻量化网络 YOLOV3-3ctiny 多尺度融合 特征金字塔 空间通道注意力机制
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混合扩张卷积和注意力机制的路面裂缝检测 被引量:6
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作者 瞿中 李明 《计算机工程与设计》 北大核心 2023年第8期2425-2431,共7页
针对复杂背景下路面裂缝检测困难的问题,提出一种基于混合扩张卷积和空间-通道注意力机制的路面裂缝检测算法。基于改进的U-Net网络,在编码阶段,使用空间-通道注意力机制增强裂缝特征,抑制非裂缝特征;在网络中间部分,使用混合扩张卷积... 针对复杂背景下路面裂缝检测困难的问题,提出一种基于混合扩张卷积和空间-通道注意力机制的路面裂缝检测算法。基于改进的U-Net网络,在编码阶段,使用空间-通道注意力机制增强裂缝特征,抑制非裂缝特征;在网络中间部分,使用混合扩张卷积实现在不增加额外模块的前提下增大网络的感受野;在解码阶段,融合多层次和多尺度特征使最终预测结果更接近路面真实情况。实验结果表明,所提算法能够快速准确地对路面裂缝进行检测,具有较强的鲁棒性。 展开更多
关键词 裂缝检测 深度学习 卷积神经网络 编码-解码结构 混合扩张卷积 空间-通道注意力机制 多尺度特征融合
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基于高光谱成像和GAN-SA-UNet算法的烟叶叶脉分割方法研究
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作者 付主木 郝英杰 +3 位作者 李嘉康 雷翔 堵劲松 徐大勇 《农业机械学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第11期193-201,共9页
叶脉作为植物的重要特征,包含生理和遗传信息,针对复杂叶面纹理状态下的细小叶脉边缘分割模糊、分割精度低等问题,以烟叶为研究对象,提出了一种GAN-SA-UNet叶脉分割算法。通过高光谱成像技术获取叶脉与叶面光谱信息,并利用主成分分析(Pr... 叶脉作为植物的重要特征,包含生理和遗传信息,针对复杂叶面纹理状态下的细小叶脉边缘分割模糊、分割精度低等问题,以烟叶为研究对象,提出了一种GAN-SA-UNet叶脉分割算法。通过高光谱成像技术获取叶脉与叶面光谱信息,并利用主成分分析(Principal component analysis,PC A)对其进行降维,得到合成图。在此基础上,引入空间注意力机制,捕捉关键的空间特征,提高分割精度,同时引入对抗网络,优化生成结果,提高叶脉分割的鲁棒性。结果表明:叶脉与叶面光谱PCA前3个主成分解释率达到95.71%,二者降维后的光谱特征表现出明显的可分性,前3个主成分合成图能够凸显叶面与叶脉之间的差异,突出叶脉特征。GAN-SA-UNet分割算法能够捕捉复杂叶面纹理图像的脉络特征,分割准确率和交并比分别达98.93%和66.23%,与原模型相比,分别提高0.18个百分点和4.21个百分点,单幅图像推理时间为4 ms。在对不同产地、部位、等级、类型烟叶验证测试中表现出较强的泛化能力和高效准确的识别能力。 展开更多
关键词 烟叶叶脉分割 高光谱成像技术 U-Net 空间注意力机制 生成对抗网络
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融合注意力空洞残差网络的高光谱图像分类方法 被引量:4
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作者 骆继明 朱彤珺 +4 位作者 黄明明 黄全振 张洋 赵俊皓 杨镰朴 《中国测试》 CAS 北大核心 2023年第10期111-119,共9页
针对高光谱图像数据高维的特点,为进一步提高图像分类准确率,设计一种融合注意力机制的三维空洞卷积神经网络模型用于高光谱分类问题。该方法以3D卷积为基础,使用多尺寸卷积核策略,从不同尺度提取高光谱图像的特征信息;使用空洞结构卷积... 针对高光谱图像数据高维的特点,为进一步提高图像分类准确率,设计一种融合注意力机制的三维空洞卷积神经网络模型用于高光谱分类问题。该方法以3D卷积为基础,使用多尺寸卷积核策略,从不同尺度提取高光谱图像的特征信息;使用空洞结构卷积核,可有效提取特征信息,同时增加网络的感受野。提出一种空间-光谱注意力模块,自适应聚焦信息,增加高光谱图像空间、光谱的特征表达能力。提出的方法在University of Pavia和Indian Pines等公开数据集上测试,分别取得99.61%、99.58%的总体分类准确率。与SVM、2D-CNN、3D-CNN、RES-3D-CNN算法进行比较,该文提出的算法在准确率和分类性能上优于其他算法。 展开更多
关键词 图像分类 高光谱图像 神经网络 空间-光谱注意力 多尺度
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基于半监督空间-通道选择性卷积核网络的极化SAR图像地物分类 被引量:3
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作者 王睿川 王岩飞 《雷达学报(中英文)》 CSCD 北大核心 2021年第4期516-530,共15页
针对极化合成孔径雷达(极化SAR)图像地物分类中标注样本数量少的问题,该文提出一种基于空间-通道选择性卷积核全卷积网络(SCSKFCN)和预选-联合优化半监督学习(SPUO)的极化SAR图像地物分类方法。SCSKFCN通过使用空间和通道注意力机制,对... 针对极化合成孔径雷达(极化SAR)图像地物分类中标注样本数量少的问题,该文提出一种基于空间-通道选择性卷积核全卷积网络(SCSKFCN)和预选-联合优化半监督学习(SPUO)的极化SAR图像地物分类方法。SCSKFCN通过使用空间和通道注意力机制,对不同感受野的特征进行自适应加权融合,有效提升了模型的分类性能。SPUO能够高效地利用标注样本,挖掘无标注样本中蕴含的信息。它采用K-Wishart距离进行样本预选并生成伪标签,然后在联合优化阶段使用真实标注样本和伪标注样本同时对模型进行优化。在模型优化过程中,SPUO对伪标注样本进行两步验证并筛选可靠的伪标注样本参与优化。实验结果表明,该方法能够在只使用少量标注样本的条件下实现高精度、高效率的极化SAR图像地物分类。 展开更多
关键词 极化SAR图像地物分类 全卷积网络 注意力机制 半监督学习 空间-通道选择性卷积核网络
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钢轨表面缺陷检测Mask R-CNN算法研究与优化 被引量:2
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作者 孟瑞锋 梁桢 +2 位作者 贾超 乔志 赵晨 《都市快轨交通》 北大核心 2024年第5期68-77,共10页
为有效防止城市轨道交通事故发生,更好地保障运行安全,钢轨表面缺陷检测技术在巡检工作中发挥着重要作用。针对现有钢轨缺陷检测技术中检测精度差、小目标敏感度低等问题,在Mask R-CNN(mask region-based convolutional neural network... 为有效防止城市轨道交通事故发生,更好地保障运行安全,钢轨表面缺陷检测技术在巡检工作中发挥着重要作用。针对现有钢轨缺陷检测技术中检测精度差、小目标敏感度低等问题,在Mask R-CNN(mask region-based convolutional neural network)算法模型基础上,提出一种融合注意力机制的模型改进方案。该方案在特征提取网络中引入通道-空间复合注意力机制(channel-wise spatial module,CSM)用于实例分割缺陷检测,有效剔除干扰信息,获得多尺度特征表达,得到更多空间信息以及更优的浅层信息,从而提升对钢轨表面缺陷边缘检测能力。在相同的实验环境下,相对于Mask R-CNN算法,加入CSM后,Mask R-CNN模型的平均精度均值(mean average precision,mAP)提高了6.5%。其中,对钢轨“凹陷”“裂纹”以及“疲劳磨损”缺陷识别的平均精度(average precision,AP)分别提高了6.3%、6.9%和6.1%。横向对比发现,加入CSM后的Mask R-CNN模型,相较于Fast R-CNN模型,三种缺陷的分割效果分别提升了11.6%、12.5%和12.9%。同时,相较于Faster R-CNN模型,三种缺陷的分割效果分别提升了8.8%、10.0%和10.3%。加入CSM后的Mask R-CNN模型可以更好地识别三类缺陷,提升检测精度和小目标敏感度,为轨道智能巡检提供更安全有力的技术支持和保障。 展开更多
关键词 城市轨道交通 通道-空间注意力机制 钢轨缺陷 实例分割 Mask R-CNN算法
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复杂战场环境下改进YOLOv5军事目标识别算法研究 被引量:9
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作者 宋晓茹 刘康 +2 位作者 高嵩 陈超波 阎坤 《兵工学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第3期934-947,共14页
复杂战场环境下军事目标识别技术是提升战场情报获取能力的基础和关键。针对当前军事目标识别技术在复杂战场环境下漏检误检率高、实时性差等问题,提出一种基于改进YOLOv5模型的PB-YOLO军事目标识别算法。将改进的目标识别算法对于陆战... 复杂战场环境下军事目标识别技术是提升战场情报获取能力的基础和关键。针对当前军事目标识别技术在复杂战场环境下漏检误检率高、实时性差等问题,提出一种基于改进YOLOv5模型的PB-YOLO军事目标识别算法。将改进的目标识别算法对于陆战场军事单元的识别锚框进行重新聚类,以提升模型对于目标大小适应度,加速模型收敛;采用通道-空间并行注意力机制,增加模型对复杂战场环境下目标特征信息与位置信息关注度;在特征融合网络部分使用BiFPN以提升模型对于特征的融合能力与速度;采用Alpha_IoU损失函数加速模型收敛,解决当真实框与预测框重合时IoU计算退化问题。实验结果表明,在自建军事目标数据集下,改进算法与主流目标识别算法相比,在保证模型空间复杂度的同时,mAP值达到了90.17%。消融实验对比结果表明,改进后网络较原模型精度提升11.57%,具有较好的识别性能,能够为战场情报获取提供有效的技术支撑。 展开更多
关键词 军事目标识别 通道-空间并行注意力机制 特征融合 损失函数
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IVYA-SIAM联合优化的多模态人口空间化模型构建及驱动效应分析
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作者 王立志 肖东升 《测绘通报》 2025年第8期95-99,106,共6页
针对现有人口空间化模型依赖单一算法导致的精度瓶颈与复杂空间异质性解析不足问题,本文提出“多模态集成-参数自适应-特征增强”三阶优化框架。首先融合夜间灯光、建筑物轮廓等多源数据,通过RF、XGBoost与MLP堆叠集成次级模型(N-MLP);... 针对现有人口空间化模型依赖单一算法导致的精度瓶颈与复杂空间异质性解析不足问题,本文提出“多模态集成-参数自适应-特征增强”三阶优化框架。首先融合夜间灯光、建筑物轮廓等多源数据,通过RF、XGBoost与MLP堆叠集成次级模型(N-MLP);然后引入常春藤算法(IVYA)动态优化超参数,并设计空间交互增强的双通道注意力机制(SIAM)以强化地理空间依赖解析;最后以成都市为案例,构建400 m格网与乡镇/街道双尺度验证体系,结合低空经济需求弹性模型,分析人口分布对无人机物流的驱动效应。试验表明:优化后的SIAM-IVYA-N-MLP模型在格网尺度R^(2)达0.9479,MAE与RMSE分别降低14.67%和3.38%;乡镇/街道尺度R^(2)达0.9716,主城区人口密度每增加1%,无人机物流需求增长1.19%。本文研究为高精度人口空间化及低空经济基础设施布局提供了可操作的技术路径。 展开更多
关键词 人口空间化 常春藤算法 空间交互-注意力机制 集成学习 低空经济
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基于行人姿态的轨迹预测方法 被引量:2
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作者 王瑞平 宋晓 +2 位作者 陈凯 龚开奇 张峻凡 《北京航空航天大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第7期1743-1754,共12页
在自动驾驶领域,行人轨迹预测一直是研究热点之一,行人行为的不确定性给轨迹预测带来很大的挑战。目前大部分轨迹预测方法只专注于行人之间的信息交互,忽略了行人意图和场景中其他语义信息对行人轨迹的影响。为此,提出一种基于行人姿态... 在自动驾驶领域,行人轨迹预测一直是研究热点之一,行人行为的不确定性给轨迹预测带来很大的挑战。目前大部分轨迹预测方法只专注于行人之间的信息交互,忽略了行人意图和场景中其他语义信息对行人轨迹的影响。为此,提出一种基于行人姿态的卷积编码器-解码器网络(PKCEDN)来预测目标行人轨迹的方法,所提方法包含基于卷积、长短时记忆(LSTM)网络的编码器-解码器模型和能够学习当前时刻与过去时刻轨迹相关性的注意力机制。所提方法在MOT16、MOT17和MOT20公开数据集上进行了相关测试,与Linear、LSTM、Social-LSTM、Social-生成对抗网络(GAN)、SR-LSTM和Msgtv等主流方法相比,在保证预测速度不降低的前提下,平均误差降低约36%。 展开更多
关键词 行人轨迹预测 姿态提取 编码器-解码器 注意力机制 空间语义信息
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