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专利号: 2020101390433
申请人: 温州大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 计算;推算;计数
更新日期:2024-02-23
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种基于卷积神经网络深度特征的车标识别方法,其特征在于,所述方法包括以下步骤:

步骤S1、给定车标图像训练集Itrain={(ai,bi)|i∈[1,M]}以及车标图像测试集Itest={(ai,bi)|i∈[1,N]};其中,ai表示第i张车标图像;bi表示第i张车标图像对应的车标标签;

M表示所述车标图像训练集Itrain的样本数量;N表示所述车标图像测试集Itest的样本数量;

步骤S2、基于深度卷积神经网络构建出分类器网络D,以及构建用于所述分类器网络D训练过程中的随机梯度下降SGD优化器,且进一步对所述分类器网络D及所述随机梯度下降SGD优化器的参数均进行初始化;其中,所述分类器网络D的参数包括迭代次数q、网络参数θq和最优网络参数θbest;q=0,…,n,n为大于1的正整数; l表示对应的网络层数的索引,W表示对应卷积层的参数,O表示对应的偏置值,BN表示BN层的可学习参数, 表示q次迭代训练中对应第l层的卷积层的参数, 表示q次迭代训练中第l层对应的偏置值, 表示q次迭代训练中第l层的可学习参数;迭代次数q初始为0;网络参数θq初始为θ0,最优网络参数θbest初始为θ0;所述随机梯度下降SGD优化器的参数初始化包括初始化学习率、动量和权重衰减系数;

步骤S3、获取当前迭代次数q,将所述车标图像训练集Itrain={(ai,bi)|i∈[1,M]}中的车标图像作为所述分类器网络D的输入并通过网络逐层计算,得到对应车标图像训练集的车标识别结果Ytrain={yi|i∈[1,M]};其中,yi表示所述分类器网络D对所述车标图像训练集Itrain的第i张车标图像的识别结果;

步骤S4、根据预设的交叉熵损失函数,计算所述车标图像训练集的车标识别结果Ytrain和所述车标图像训练集Itrain中的车标标签之间的误差,得出损失值,并利用得出的损失值进行反向传播,对所述分类器网络D的网络参数θq进行调整;

步骤S5、利用所述车标图像测试集Itest对所述分类器网络D进行评估,若所述分类器网络D的网络参数θq的测试准确率最高,则令θbest=θq;同时在参数更新结束阶段,判断训练迭代次数q是否已达到最大迭代次数n,若已经达到最大迭代次数n,则训练阶段结束,进入下一步骤S6;反之,将跳转至步骤S3进行循环迭代训练,并令q=q+1;

步骤S6、得到最终的分类器网络D的最优网络参数best,并根据所得到的最终的最优网络参数θbest,更新所述分类器网络D;

步骤S7、获取待测车标图像,且将所述待测车标图像作为更新后的分类器网络D的输入并通过网络逐层计算,得到所述待测车标图像的车标识别结果;

在所述步骤S2中,提出一种新的残差密集连接块,并利用残差密集连接块和残差块构造一个新的分类器网络D;

残差密集连接块的连接方式如下定义所示:xl=Hl([x0,x1,…,xl‑1])+xl‑1,其中Hl(·)为对应的非线性变换,包含多层连续操作,如:卷积层、BN层、ReLU、卷积层、BN层、ReLU;通过对第l层之前的所有特征进行拼接作为输入,并将第l‑1层的特征再和第l层的输入进行逐个元素相加,得到第l层的输出结果;该网络用于在预防模型退化的同时,更加高效得利用浅层和深层得特征图;连接方式是,在密集连接多层的同时,不仅包含了对之前多层的Concat操作,还包含了上一层和下一层的逐个元素相加的计算,用于对浅层信息进行利用和加强指数集成;

所述分类器网络D主要构建单位为:密集残差连接块、残差链接块、最大池化层、卷积层、全连接层;其包括47层卷积层、1层全连接层、1层全局平均池化层、5层最大值池化层、19层残差连接操作层和15层拼接操作层;其中,每层卷积层后都包含BN层和LeakyReLU激活函数,且在全连接层后包含一个softmax激活函数用于最终的类别预测。

2.如权利要求1所述的基于卷积神经网络深度特征的车标识别方法,其特征在于,在所述步骤S3中,将所述车标图像训练集Itrain中第i张车标图像ai输入到所述分类器网络D中经过网络的逐层计算,得到的车标识别结果为一个C维度的置信度向量;其中,所述置信度向量大小为(1×C);C为车标类别总数,向量中,每个标量的取值范围为[0,1]。

3.如权利要求2所述的基于卷积神经网络深度特征的车标识别方法,其特征在于,在所述步骤S4中,利用得出的损失值进行反向传播,对所述分类器网络D的网络参数θq进行调整的具体步骤为:

根据预设的交叉熵损失函数,利用链式求导法则,对所述分类器网络D中的网络参数θq进行梯度的计算,并通过随机梯度下降法,将对应的网络参数θq进行更新;其中,更新网络参数θq的公式如下:

其中, 分别表示第q次迭代的模型网络参数中,对应的第l层的卷积层的参数、偏置向量的参数、BN层的参数;η表示超参数中的学习率为0.00128;

和 分别表示对应卷积层的参数、偏置向量的参数和BN层的参数的梯度,通过链式求导法则求得。

4.如权利要求3所述的基于卷积神经网络深度特征的车标识别方法,其特征在于,在所述步骤S5中,利用所述车标图像测试集Itest对所述分类器网络D进行评估,若所述分类器网络D的网络参数θq的测试准确率最高,则令θbest=θq的步骤具体包括:将所述车标图像测试集Itest中的车标图像作为所述分类器网络D的输入并通过网络逐层计算,得到对应的车标图像测试集的车标识别结果Ytest={yi|i∈[1,N]};

以所述车标图像测试集Itest中对应车标标签作为基准,将Ytest和所述车标图像测试集Itest中的车标标签进行逐一对比,计算所述车标图像测试集Itest中的准确率;

定义当前分类器网络D的网络参数θq的测试准确率为ACCq,并定义最优模型网络参数θbest的准确率为ACCbest,若ACCq>ACCbest,则令θbest=θq。