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专利号: 2022101556851
申请人: 浙江工业大学之江学院
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2026-07-29
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种卷积神经网络中loss函数实现方法,其特征在于,包括如下步骤:步骤一:设计网络模型结构,引入三通道灰度图像,对输入图像数据进行均方差归一化预处理;

步骤二:设计下采样部分遵循卷积网络的代表性架构,提取的特征由内容感知重组上采样的解码器处理,重组特征图的语义信息;

步骤三:采用ACS损失函数计算网络在训练期间的误差损失,所述ACS损失函数包括基于区域、质心和形状三个条件的监督,最终总的Loss是对三个因素的真实值和预测值误差值计算的加权和,满足下式:LossACS=C1×Lshape+C2×Lcentroid+C3×Lregion,其中C1、C2、C3为权重系数;Lshape为形状误差,使用Hu矩标识二值化图像的形状,通过计算预测图像和GT图像的Hu矩的欧几里得距离得到;Lcentroid为质心误差,通过计算预测图像和GT图像的质心之间的距离得到,公式为 Lregion为区域误差,通过计算加权交叉熵得到,公式为

ω(i)代表像素的重要性;

步骤四:将数据集内的弱光照图像用作模型训练和测试的基准,在三个不同的测试集上对网络性能进行测试;

步骤五:将测试后是实验结果自动生成报告发送至无线终端。

2.如权利要求1所述的一种卷积神经网络中loss函数实现方法,其特征在于,步骤一中,通过数据细化层引入三通道灰度图像,数据细化层可为DR,数据细化层在网络模型结构前端对放大、旋转、镜像、灰度转换后的图像数据准确读取。

3.如权利要求2所述的一种卷积神经网络中loss函数实现方法,其特征在于,步骤一中,通过数据归一化层对输入图像数据进行均方差归一化预处理,加速网络收敛,数据归一化层可为DN,数据归一化层和数据细化层位于网络模型结构的前端。

4.如权利要求1所述的一种卷积神经网络中loss函数实现方法,其特征在于,步骤二中,下采样部分包括两次重复使用两次3×3卷积和三次重复使用四次3×3卷积,两次3×3卷积和四次3×3卷积均连接有非线性纠正单元ReLU和一个2×2步长为2均值池化层。

5.如权利要求1所述的一种卷积神经网络中loss函数实现方法,其特征在于,步骤三中,ACS损失函数包括基于区域、质心和形状三个条件的监督,计算网络在训练期间的误差损失,最终总的Loss是对三个因素的真实值和预测值误差值计算的加权和满足下式:LossRCS=C1·Shape+C2·Centroid+C3·Region其中,图像为T,预测为P∈[0,1]m×n,n为索引图像空间N中的每个像素值,每个类的标签在C类中写为L。

6.如权利要求5所述的一种卷积神经网络中loss函数实现方法,其特征在于,算式中第一项表示形状误差Lshape,从形状方面对网络性能进行监督,使用Hu矩标识二值化图像的形状,通过计算Hu矩的欧几里德距离来计算预测图像和GT图像中像素的强度及其位置,具体的满足下式:其中,D(P,T)是预测图像和标注GT的Hu矩之间的欧几里得距离,Hi,j取决于像素的强度及其在图像中的位置,捕获了目标的形状信息。

7.如权利要求5所述的一种卷积神经网络中loss函数实现方法,其特征在于,算式中第二项表示质心误差Lcentroid,通过计算两个质心之间的距离来进行质心匹配图像M(x,y)的质心定义满足下式:其中,ε(ε>0)是避免在计算中平方根为零的参数,包括左右一致性检查。

8.如权利要求5所述的一种卷积神经网络中loss函数实现方法,其特征在于,算式中第三项表示区域误差Lregion,从区域方面对网络预测性能进行监督,通过计算加权交叉熵进行计算目标区域匹配满足下式:其中,ω代表像素的重要性,像素越关键,权重越大。

9.如权利要求1所述的一种卷积神经网络中loss函数实现方法,其特征在于,步骤四中,数据集数据产生步骤为:

1)、训练数据准备,收集22338张图像,并进行手工标注;

2)、将数据集分为三个子集:训练集(18980)、验证集(2108)和测试集(1250);

3)、通过图像旋转和按比例放大来增加训练数据集数量,其中,使用两个比例:0.6和

1.5,在三个方向上进行旋转:‑90、90和180的方法来增加训练数据,通过数据增强,训练图像不低于287500张。

10.如权利要求1所述的一种卷积神经网络中loss函数实现方法,其特征在于,步骤四中,测试集数据产生步骤:

1)、测试数据准备,在三个不同的测试集上对网络性能进行测试;

2)、测试集第一个是新的数据集NHWS,包括自然低照度环境中收集的1250张图像;

3)、测试集第二个是PASCAL VOC,从PASCAL VOC 2007~2012中随机选择了335张包含人的图像;

4)、测试集第三个是ADE20K,包括了从ADE20K中选择的215张包含人的图像。