深度学习在图像语义分类中的应用

【摘要】图像分类问题长久以来都是学术界研究的热点问题,也是图像检索、图像理解和分析等研究的基础。近年来随着网络上数字图像的增长,传统的图像分类方法已经不能满足现实应用的需要,基于语义的图像分类方法越来越受到关注。本文通过分析生物视觉、图像特征等方面的最新研究成果,提出了层次化语义特征必须具备的一些特点,根据深度学习模型学习数据的层次化特征的原理,提出使用深度学习模型学习图像的层次化语义特征,并在此基础上设计了两种深度学习模型来进行图像的语义分类。本文主要研究了以下几个方面：(1)介绍了图像语义分类的意义和常见思路,讨论了两类构造图像语义特征的方法,分析了这两类方法的缺点,介绍了深度学习的发展历程,并对本文的主要工作做了简要的介绍。(2)对人类视觉皮层,特别是和一般视觉特征处理相关的视觉子区域,做了比较详细而深入的介绍。对常见的四类构造图像特征的思路做了详细介绍,分析了每种思路的优缺点。在前面两项工作的基础上,总结了图像语义特征必须具备的特点,提出了使用层次化学习模型来学习图像中的特征。(3)对分布式表示做了介绍,从表示能力角度说明了层次化表示的必要性。对常见的深度学习模型的理论和学习过程做了简要的介绍。(4)对图像语义分类问题作出了自己的定义。结合图像语义分类的实际问题,提出使用栈式去噪自动编码器和卷积深度玻尔兹曼机来提取图像的语义特征,然后进行图像分类。针对深度学习模型难优化的问题,总结了深度学习模型优化的常见技巧。(5)在CIFAR-10和STL-10数据集上验证了本文提出的两种深度学习模型在图像语义分类任务上的效果。对分类结果做了分析,对本文的工作做了总结和展望。
【作者】杜骞；
【导师】金聪；
【作者基本信息】华中师范大学，计算机应用技术，2014，硕士
【关键词】图像语义；图像分类；深度学习；图像特征；

【参考文献】
[1]王进.存在强弱网络零售商竞争时的制造商销售渠道选择策略研究[D].江西财经大学,数量经济学,2013,硕士.
[2]魏凡茹.“典型单位”劳动控制模式变迁的制度逻辑[D].西北师范大学,社会学,2013,硕士.
[3]孟军亮.甘肃省三市气象因素与居民心血管系统疾病日入院人数的时间序列研究[D].兰州大学,劳动卫生与环境卫生,2013,硕士.
[4]宋映雪.显性营养不良型大疱性表皮松解症的基因突变研究[D].安徽医科大学,皮肤性病学,2003,硕士.
[5]颜昌盛,高明星,赵珅,陈琦.基于Hadoop的铁路货运历史数据分析解决方案[J].中国铁路,2014,04:94-97.
[6]彭程.基于伺服电动机的硅钢片横剪线自动控制系统设计[D].山东大学,控制理论与控制工程,2013,硕士.
[7]李倩龙.机械零件热变形计算及分析[D].宁夏大学,机械工程（专业学位）,2014,硕士.
[8]任渝眉.上海化工外贸中的几个辩证关系[J].中外管理导报.1989(01)
[9]邹杉丽.文化缺省与翻译补偿[D].四川外国语大学,英语语言文学,2013,硕士.
[10]徐一超.《读者·原创版》的受众定位与营销策略研究[D].兰州大学,新闻与传播（专业学位）,2013,硕士.
[11]吴丽好.香港网络时代与华文二语教学[D].陕西师范大学,语言学及应用语言学,2014,博士.
[12]吕海涛.蓝宝石衬底与GaN外延层中缺陷与杂质的研究[D].河北工业大学,材料物理与化学,2004,硕士.
[13]韩芳.Untranslatability in Translation Practice between Chinese and English[D].山西大学,英语语言文学,2004,硕士.
[14]李一川.中国互联网“门户化”时期企业网站的功能发展分析[D].华中科技大学,新闻与传播,2013,硕士.
[15]李玉莹.铁路货运集中化体系及方案设计研究[D].北京交通大学,2014.
[16]韩佩.HDFS高可用性方案的研究与优化[D].西北大学,计算机软件与理论,2013,硕士.
[17]杜清婷.供热管网阻力系数辨识研究及其多工况分析[D].哈尔滨工业大学,供热、供燃气、通风及空调工程,2013,硕士.
[18]李南.黑龙江省新型城市化水平的区域差异研究[D].北京交通大学,2014.
[19]索增强.压缩感知理论及混沌加密算法在图像中的应用[D].太原科技大学,电路与系统,2013,硕士.
[20]黄薇,曹长修,刘琼芳.不允许借贷的最优消费及资产决策模型研究[J].控制与决策,2010,03:351-355.
[21]汪浩.汉韩语言禁忌对比[D].黑龙江大学,汉语国际教育,2013,硕士.
[22]俞丹丰.基于功能对等理论对培根《论说文集》中文化负载词翻译策略的研究[D].西南民族大学,外国语言学及应用语言学,2014,硕士.
[23]盛思鑫,曹文炼.关于投资美国基础设施的调研[J].全球化,2014,10:108-115+122+134.
[24]路建中.老年性心房颤动患者不同中医证型的血清MMP-9/TIMP-1的表达[D].广州中医药大学,中西医结合临床,2013,硕士.
[25]史佳龙,朱怡安,陆伟,柴瑞亚.基于动态追踪的自愈操作系统故障监测技术[J].计算机工程与应用.
[26]范轶彦,郭国强,朱利群.基于系统调用序列的入侵检测模型[J].西华大学学报(自然科学版),2005,03:75-77.
[27]仇士龙.环氧树脂/氧化石墨纳米复合物的固化行为研究[D].南京大学,2011.
[28]张忠立.基于表面凹型缺陷的纳米压痕多尺度研究[D].复旦大学,一般力学与力学基础,2012,硕士.
[29]李荣.全业务运营下的电信公司营销策略研究[D].上海外国语大学,工商管理,2013,硕士.
[30]邱荣高.国有中小企业信用担保公司全面风险管理研究[D].苏州大学,工商管理（专业学位）,2013,硕士.
[31]薛玲玉.芯片PCR产物在线/实时毛细管芯片电泳分离及激光诱导荧光检测[D].东北大学,分析化学,2009,硕士.
[32]记者秦勉.安德烈·海姆:童心爆棚巧妙制备石墨烯[N].北京科技报,2013-09-09T24.
[33]田博.探究式教学在七年级思想品德课中的运用[D].内蒙古师范大学,教育（专业学位）,2013,硕士.
[34]王寅.江苏省高星级酒店薪酬体系优化设计研究[D].扬州大学,旅游管理,2012,硕士.
[35]温晓筱.论警务文员的职业责任[D].西南大学,马克思主义基本原理,2014,硕士.
[36]李想.侵占罪犯罪对象的界定[D].兰州大学,刑法学（专业学位）,2013,硕士.
[37]陈瑜.基于B/S构架的在线实验教学管理系统的设计与实现[D].浙江工业大学,2013.
[38]季世廉.基于经济附加值的CNR-CK公司绩效评估研究[D].西南交通大学,工商管理（专业学位）,2013,硕士.
[39]荣朝和.关于运输经济研究基础性分析框架的思考[J].北京交通大学学报(社会科学版),2009,02:1-9.
[40]吴福英.面向用户的信息过滤研究与实现[D].江西师范大学,计算机软件与理论,2004,硕士.
[41]杨怡.脑功能开发与化学学习研究[D].苏州大学,2004.
[42]贺晶晶.与称谓相关的传承语素构词及其在对外汉语词汇教学中的应用[D].安徽大学,语言学及应用语言学,2013,硕士.
[43]方卉.基于云计算的高校图书馆学术信息服务模式研究[J].浙江树人大学学报(自然科学版),2014,02:21-24.
[44]牛德军,孙俊永,吴志伟,韩从会,薛亚平,黄克靖.功能化石墨烯修饰玻碳电极同时测定DNA中鸟嘌呤和腺嘌呤[A].河南省化学会.河南省化学会2010年学术年会论文摘要集[C].河南省化学会:,2010:1.
[45]吴杰.纤维负载酞菁活化H_2O_2降解染料的研究[D].浙江理工大学,材料学,2013,硕士.
[46]巩淑娟.从关联理论角度分析电影《当幸福来敲门》的字幕翻译[D].辽宁大学,外国语言学及应用语言学,2012,硕士.
[47]罗国锋.综合性“985工程”高校图书馆科研产出分析[J].情报探索,2015,02:25-30.
[48]黄昌蓉.甘蓝型油菜早熟基因遗传转化体系的建立及转基因植株初步鉴定[D].浙江大学,作物学,2013,硕士.
[49]赵春晖.光合细菌和重组大肠杆菌生物合成5-氨基乙酰丙酸的研究[D].浙江大学,生物化学工程,2004,硕士.
[50]常世伟.当代锡尼河布里亚特蒙古族婚礼中的礼物流动[D].内蒙古师范大学,人类学,2013,硕士.