面向视觉认知的脑启发式多源数据深度学习理论与方法

批准号:
61632019
项目类别:
重点项目
资助金额:
230.0 万元
负责人:
石光明
依托单位:
学科分类:
F0605.模式识别与数据挖掘
结题年份:
2021
批准年份:
2016
项目状态:
已结题
项目参与者:
张宪超、王培康、吴金建、王晓甜、董明皓、周文罡、袁平波、梁文新、刘馨月
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中文摘要
现代信息社会多源视频大数据无处不在,且具有海量庞杂、多源异质特点。传统机器学习方法对其挖掘发现互联关系、提取有效信息和识别能力不足。参考大脑神经元多层深度互联特性,现有深度学习方法在视频图像处理和识别方面取得了长足进展,但仍然存在网络连接方式单一、缺乏联想记忆能力、对多源视频信息处理能力弱等问题。随着神经科学研究的进一步发展,受脑神经元双向连接、联想记忆匹配选择处理输入视频信息、对多源视频信息分治且融合等机制的启发,本项目研究面向视觉认知的工神经元多样性连接的网络模型,探索具有记忆联想和视觉信息选择特性的深度学习方法,以及多源视频数据分布式处理与融合机制,创建脑启发式深度学习网络,以期突破现有深度学习网络对多任务自适应、对先验信息利用、以及对多源数据处理能力不足的瓶颈,有效提高深度学习对多源视频大数据的处理能力,并丰富机器学习理论与方法。
英文摘要
Multi-source video big data (MSVBA) is ubiquitous in modern information age. The vast amount of complex and heterogeneous MSVBA prevented the application of traditional machine learning methods from extracting useful information for scene recognition and understanding. Inspired by the preliminary discovery on brain science, the deep learning (DL) technology has achieved a great success in image/video processing and recognition. However, it is still in its infancy, in that the working DL models suffer from several problems, i.e., simple connection and memory missing, which prevent multi-source video information from being processed efficiently. Recent neuroscience discovery on brain circuits, i.e. multi-direction connections among neurons, especially that subserving visual recognition, i.e. video information selection under the guide of associate memory, has shed light on developing more practical and DL theories and models. In the current project, we attempt to design a novel diversity connection based DL network, which combined the aforementioned features of the brain. Moreover, we attempt to further improve the DL network which can effectively process multi-source video information. The proposed DL network is adaptive to multi-tasking. It can also utilize prior information and effectively process multi-source information. Hopefully, the proposed work will improve the processing capacity of machine learning on multi-source big data, which may shed new light on machine learning theories and applications.
针对现有深度学习方法网络结构设计单一、缺乏记忆联想能力、缺乏多源数据协同处理能力等问题,受大脑视觉信息处理机制的启发,本项目从神经元连接、大脑记忆、信息融合机制这三个方面研究了面向视觉认知的脑启发式多源数据深度学习理论与方法。(1)模拟神经元连接机制,提出了主、从任务协同训练的同层网络激励与抑制学习算法,构建了具有跨层泛在反馈的神经网络模型,实现了具有任务自适应的网络结构优化;(2)借鉴大脑工作记忆联想机制,研究了视觉信息在记忆形成中的编码、存储与更新机理,构建了具有工作记忆和信息选择特性的分布表征模型,实现了联想记忆对神经网络学习的指导作用;(3)借鉴大脑分布式处理和融合机制,在特征层面、算法层面和隐空间层面分别提出了多源数据融合与协同训练方法,解决了多源视觉数据中存在的互补、互斥、融合等问题。本项目突破了现有深度学习网络对多任务自适应、对先验信息利用、以及对多源数据处理能力不足的瓶颈,有效提高深度学习对多源视频大数据的处理能力。研究成果已发表在国内外学术杂志上,累计发表学术论文 195 篇,其中SCI检索期刊论文 90 篇(包括IJCV、IEEE-TIP等),EI检索国际会议论文 105 篇(包括CVPR、ICCV、NeurIPS等CCF-A类会议)。申请国家发明专利 15 项。基于上述研究成果,成功研制了嵌入式开发板新型深度学习验证平台一套,已被中国资源卫星应用中心、中电27所等机构采用。研究成果获国内外肯定,获得了陕西省自然科学技术奖一等奖、中国电子学会发明奖一等奖等。
期刊论文列表
专著列表
科研奖励列表
会议论文列表
专利列表
DOI:10.1007/s11063-019-10084-y
发表时间:2019-07
期刊:Neural Processing Letters
影响因子:3.1
作者:Xinyue Liu;Weixuan Wang;Wenxin Liang;Yuangang Li
通讯作者:Yuangang Li
Video Quality Assessment with Serial Dependence Modeling
使用串行依赖建模进行视频质量评估
DOI:--
发表时间:--
期刊:IEEE Transactions on Multimedia
影响因子:7.3
作者:Yongxu Liu;Jinjian Wu;Aobo Li;Leida Li;Weisheng Dong;Guangming Shi;Weisi Lin
通讯作者:Weisi Lin
Partially Related Multi-Task Clustering
部分相关的多任务聚类
DOI:10.1109/tkde.2018.2818705
发表时间:2018-12
期刊:IEEE TRANSACTIONS ON KNOWLEDGE AND DATA ENGINEERING
影响因子:8.9
作者:Zhang Xiaotong;Zhang Xianchao;Liu Han;Liu Xinyue
通讯作者:Liu Xinyue
Influence Maximization in Signed Social Networks with Opinion Formation
通过意见形成实现签名社交网络影响力最大化
DOI:10.1109/access.2019.2918810
发表时间:2019
期刊:IEEE Access
影响因子:3.9
作者:Wenxin Liang;Chengguang Shen;Xiao Li;Ryo Nishide;Ian Piumarta;Hideyuki Takada
通讯作者:Hideyuki Takada
RFPruning: A retraining-free pruning method for accelerating convolutional neural networks
RFPruning:一种用于加速卷积神经网络的免重训练剪枝方法
DOI:10.1016/j.asoc.2021.107860
发表时间:2021-09
期刊:Applied Soft Computing
影响因子:8.7
作者:Zhenyu Wang;Xuemei Xie;Guangming Shi
通讯作者:Guangming Shi
高精度非接触式体感数据采集仪研制
- 批准号:61227004
- 项目类别:专项基金项目
- 资助金额:290.0万元
- 批准年份:2012
- 负责人:石光明
- 依托单位:
非规则采样的超高分辨率影像获取理论与技术研究
- 批准号:61070138
- 项目类别:面上项目
- 资助金额:33.0万元
- 批准年份:2010
- 负责人:石光明
- 依托单位:
Compressive Sensing 理论及信号最佳稀疏分解方法研究
- 批准号:60776795
- 项目类别:联合基金项目
- 资助金额:28.0万元
- 批准年份:2007
- 负责人:石光明
- 依托单位:
时变信号的匹配小波优化设计及其检测与识别
- 批准号:60372047
- 项目类别:面上项目
- 资助金额:20.0万元
- 批准年份:2003
- 负责人:石光明
- 依托单位:
国内基金
海外基金
