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利用深度学习(CAE)进行异常检测与定位:学会运用卷积自动编码器在图像中识别及定位异常 - MATLAB开发

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简介:
本项目介绍如何使用MATLAB和深度学习技术中的卷积自动编码器(CAE)来检测并定位图像中的异常情况,为数据科学家提供强大的工具。 在化工原料、服装、食品原料等出货检验过程中,需要检测正常产品中的缺陷和杂质,但很难收集到足够的异常图像用于深度学习训练。本演示展示了如何利用自编码器(CAE)来识别并定位这些异常情况。通过仅使用正常图像进行模型训练的方法,可以有效发现前所未见的异常。此外,通过定制SegNet模型,您可以轻松获得适用于此任务的网络架构。 关键词:图像处理、图像分类、深度学习、视觉检测、语义分割、自动编码器、卷积

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客服
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  • CAE - MATLAB
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    本项目介绍如何使用MATLAB和深度学习技术中的卷积自动编码器(CAE)来检测并定位图像中的异常情况,为数据科学家提供强大的工具。 在化工原料、服装、食品原料等出货检验过程中,需要检测正常产品中的缺陷和杂质,但很难收集到足够的异常图像用于深度学习训练。本演示展示了如何利用自编码器(CAE)来识别并定位这些异常情况。通过仅使用正常图像进行模型训练的方法,可以有效发现前所未见的异常。此外,通过定制SegNet模型,您可以轻松获得适用于此任务的网络架构。 关键词:图像处理、图像分类、深度学习、视觉检测、语义分割、自动编码器、卷积
  • 变分(VAE)实施MATLAB区域
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    本教程介绍如何使用MATLAB和变分自动编码器(VAE)进行图像异常检测及区域定位,适合希望掌握深度学习技术以实现智能图像分析的读者。 在化工原料、服装以及食品原材料的出货检验过程中,需要检测正常产品中的缺陷及杂质。这里介绍了一种使用卷积自动编码器(CAE)进行异常检测与定位的方法,并且仅采用图像数据来进行模型训练。接下来将演示如何利用变分自编码器(VAE),而非传统的CAE来执行同样的任务。 相较于传统方法,VAE通过在潜在变量的概率分布上工作并从该概率分布中抽取样本以生成新的数据点。此外,在异常检测和定位领域内已有文献展示了仅使用正常图像训练的CAE模型可以有效识别出与之混合在一起的异常情况。本演示则将展示如何采用变分自编码器实现类似的功能。 通过这种方法,我们可以利用深度学习技术来准确地捕捉并标记产品中的缺陷或杂质,从而确保最终产品的质量符合标准要求。
  • Web
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    本研究运用机器学习技术,旨在自动识别和预测网络环境中出现的各种异常情况,保障Web服务的安全与稳定。通过分析大量日志数据,模型能够有效区分正常流量与潜在威胁,为网站运营提供有力支持。 Web防火墙构成了信息安全的第一道防线。随着网络技术的迅速发展,新的黑客攻击手段不断出现,给传统的规则型防火墙带来了挑战。传统WEB入侵检测方法通过维护规则集来拦截恶意访问。然而,在灵活多变的黑客面前,固定的规则很容易被绕过,并且基于以往知识构建的传统规则库难以有效应对未知(0day)威胁。此外,随着攻防对抗水平的提升,防御方构造和维护这些复杂规则的成本也变得越来越高。 相比之下,利用机器学习技术的新一代WEB入侵检测系统有望克服传统方法中的不足之处,在网络防护领域开拓新的发展道路和技术突破点。通过大规模数据集进行自动化的学习训练过程,使得机器学习在图像识别、语音处理以及自然语言理解等多个方面已经取得了显著成果和广泛应用。不过,将这一先进技术应用于WEB安全防御同样面临诸多挑战,其中最突出的问题之一就是如何获取准确的标注样本用于模型训练与评估。
  • 基于LSTM的:尝试LSTM
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    本研究提出了一种基于LSTM的自动编码器模型,专门用于时间序列数据中的异常检测。通过优化LSTM结构,该模型能够有效识别和预测数据中的异常模式,提升复杂场景下的检测准确性。 基于LSTM的异常检测方法表明可以利用自动编码器构建异常检测模型。实验结果证明了这种方法的有效性:当使用纯无监督的LSTM自动编码器进行训练时,能够识别出含有增加放大噪声的简单正弦波信号中的异常情况。具体来说,呈现给网络的是整个信号(以滑动窗口的形式),而输出则是由该LSTM检测器计算得到的均方误差(MSE),以此来衡量模型对输入数据的近似程度。此外,文中还记录了添加并被捕捉到的噪声样本的数量。
  • 基于时空神经网络的人群
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    本研究提出了一种基于深度时空卷积神经网络的方法,用于高效准确地检测和定位视频中的异常人群行为,增强公共安全监控系统的智能化水平。 为了解决公共场合人群异常行为检测准确率低以及训练样本不足的问题,本段落提出了一种基于深度时空卷积神经网络的人群异常行为检测与定位方法。该方法首先考虑监控视频中人群行为的特性,综合运用静态图像的空间特征和前后帧的时间特征,将二维卷积扩展到三维空间,并设计了适用于人群异常行为检测及定位的深度时空卷积神经网络模型。 为了更精确地定位人群中出现的异常行为,在处理过程中会把视频分割成多个子区域并提取这些子区域内的时空数据样本。随后,将所获得的数据输入至先前设计好的深度时空卷积神经网络中进行训练和分类操作,从而实现对人群异常行为的有效检测与精确定位。 此外,为应对在使用深度时空卷积神经网络时遇到的样本数量不足的问题,本段落还提出了一种迁移学习策略。通过利用拥有大量数据集来进行预训练,并在此基础上针对特定测试数据集进行微调和优化模型参数,从而提高异常行为识别的效果与效率。
  • 基于时空神经网络的人群
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    本研究提出一种基于深度时空卷积神经网络的方法,用于高效准确地检测和定位视频中的异常人群行为,增强公共安全。 为了应对公共场合人群异常行为检测准确率较低以及训练样本不足的问题,本段落提出了一种基于深度时空卷积神经网络的人群异常行为检测与定位方法。首先,考虑到监控视频中人群行为的特性,该方法综合利用了静态图像的空间特征和前后帧的时间特征,并将二维卷积扩展到三维空间来设计适用于人群异常行为检测和定位的深度时空卷积神经网络。 为了更精确地定位异常行为的发生区域,在处理过程中会将视频分割成多个子区域并提取每个子区域的时空数据样本。随后,这些数据被输入至上述提到的设计好的深度时空卷积神经网络中进行训练与分类,从而实现对人群异常行为的有效检测和精确定位。 此外,为了应对在训练阶段由于缺乏足够数量的样本而导致的问题,还设计了一种迁移学习策略:先使用包含大量样本的数据集来预训练模型,之后再针对目标测试数据集进行微调以优化网络结构。实验结果显示,在UCSD以及subway这两个公开数据集中,该方法分别达到了99%和超过93%的检测准确率。
  • 的应综述.zip
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    本资料为《深度学习在异常检测中的应用综述》,全面探讨了深度学习技术如何应用于识别和预测数据中的异常模式,涵盖理论基础、算法模型及实际案例。 异常检测是跨学科研究中的一个重要课题,在多个领域得到了广泛的研究关注。本研究旨在两个方向上展开:首先是对基于深度学习的异常检测方法进行全面且系统的综述;其次,回顾这些方法在不同应用领域的实施情况,并对其有效性进行评估。 根据所采用的基本假设和策略,我们对当前最新的深度异常检测技术进行了分类整理。每一类中均概述了基本的技术及其变种,并阐述区分正常行为与异常行为的关键前提条件。此外,在每一种类别下,我们都详细介绍了这些方法的优点、局限性以及在实际应用中的计算复杂度。 最后,本研究还总结了当前领域内存在的问题和挑战,特别是针对如何更好地将深度异常检测技术应用于解决现实世界的问题提出了思考。
  • Matlab
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    本研究基于Matlab平台,采用机器学习算法识别并分析视频数据中的异常行为模式,提升安全监控系统的智能化水平。 该课题研究基于Matlab的异常行为检测技术。例如,在我国农村地区,许多空巢老人的孩子常年在外打工。当前的监控系统是被动式的,只能查看或回放录像而无法对其中的信息进行判断和预警。本课题旨在利用Matlab分析监控画面中的人体行为,并对其进行监测与判别。一旦发现异常行为(如快速奔跑、缓慢行走或跌倒等),能够及时发出警报,以预防潜在事故的发生。这属于一种主动式监控设计,具备人机交互界面,需要有一定编程基础的人员进行学习和操作。
  • 基于电模式
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    本研究提出一种基于深度学习的方法来识别和分类电力系统的异常使用模式,旨在提升电网的安全性和效率。通过分析海量用户数据,模型能够自动发现潜在的用电异常行为,为故障预测、节能降耗及优化服务提供支持。 针对电力用户的异常用电行为,本段落提出了一种基于深度学习的用户异常用电模式检测模型。利用Tensor Flow框架构建了特征提取网络和多层特征匹配网络。通过长短期记忆(LSTM)特征提取网络,从大量时间序列数据中提取不同的序列特征;再借助全连接网络(FCN),进行多层特征匹配,完成对异常用电行为的识别与分析。实例表明,相比非深度学习检测模型以及传统的多层次LSTM分类模型,本研究提出的模型在准确性和鲁棒性方面表现更佳,并能更加有效地实现异常用电模式的检测任务。
  • 《2020年视频的应综述》
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    本文全面回顾了2020年度深度学习技术在视频异常检测领域的最新进展和研究成果,涵盖多种算法模型及其应用场景。 视频异常检测是计算机视觉领域的一个重要研究课题,旨在从视频流中识别与常规模式不符的事件或行为。该领域的广泛应用价值包括交通监控、公共安全及行为分析等。 本段落综述了深度学习技术在这一领域的最新进展。作为人工智能的重要分支,深度学习已在诸多领域取得显著成果,如计算机视觉和自然语言处理。应用于视频异常检测时,它不仅提高了识别准确率,还深化了对该领域的理解。 文章首先介绍了基本概念,并回顾了一系列研究方法的发展历程,从基于统计的方法到机器学习方法。前者依赖数学模型来发现数据中的异常情况;后者通过训练算法捕捉异常事件的特征。尽管已有许多关于视频异常检测的综述论文,但本段落专注于深度学习技术的应用及其分类、常用的数据集和评估指标。 在监控领域中,由于需要处理大量视频流,人工监控效率低下且易出错。因此,自动化方法的研发对于减轻人力负担至关重要。异常检测算法能够帮助系统实时识别无人值守情况下的异常事件并触发警报。 论文指出,常见的视频异常检测方法分为两类:基于特征的方法和基于重建的方法。前者侧重于学习与检测视频中的异常模式;后者则通过建立模型来重构正常数据,并对比原始数据以发现差异。深度学习技术,如卷积神经网络(CNNs)及循环神经网络(RNNs),在这两种方法中均发挥了重要作用。 除了介绍如何使用深度学习改进视频异常检测外,论文还重点讨论了常用的公共数据集及其在评估算法性能中的关键作用。例如UCSD Ped1和Ped2、ShanghaiTech Campus以及CUHK Avenue等数据集被广泛用于训练与测试不同的模型。 准确率、召回率及F1分数是衡量不同方法有效性的常用指标,它们能够量化预测结果的真实情况,并帮助研究者了解算法的性能限制。 最后,论文总结了现有研究并提出了未来的研究方向。鉴于深度学习在视频异常检测中的潜力,未来的重点可能包括提升模型泛化能力、处理大规模数据集以及与物联网(IoT)、边缘计算等技术结合以实现更智能监控系统的发展。此外,增强算法的鲁棒性和准确性也是重要发展方向。 随着研究和技术的进步,未来视频异常检测有望达到更高的自动化水平并拓展更多应用领域。