弱监督学习框架下大规模图像语义理解关键技术研究

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项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    61872032
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    61.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    F0210.计算机图像视频处理与多媒体技术
  • 结题年份:
    2022
  • 批准年份:
    2018
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2019-01-01 至2022-12-31

项目摘要

The aim of our research topic is to accomplish weakly-supervised large-scale image semantic understanding. In order to fully harness social images under weakly-supervised framework, the main contributions of the proposed research topic are as follows: (1) Cost-sensitive label ranking based single image saliency detection algorithm is firstly studied, which casts image saliency detection as a weakly-supervised ordinal regression problem; In addition, by analyzing the fact the multiple images co-saliency detection can also be formulated as a multiple graph matching issue, a multiple graph matching based co-saliency detection algorithm will be discussed. (2) We aim to propose a weakly-supervised multi-label learning based image annotation algorithm which takes the issues of label noise, label semantic correlations and insufficient training samples into consideration simultaneously. (3) We study how to incorporate both self-paced learning and curriculum learning into partial label learning, a special case of weakly-supervised learning manner. By introducing the self-paced curriculum learning regularization, the label discrimination ability of partial label learning could be improved significantly. (4) We aim to propose a matrix completion based social image tag completion algorithm, which aims to automatically fill in the missing tags as well as correct noisy tags for given images. We present the image-tag relation by a tag matrix, and search for the optimal tag matrix consistent with both the visual similarity and pairwise ranking information between observed tags. (5) We study the image captioning problem by introducing external source, as well as combining both bottom-up (local) and top-down (global) attention mechanism to improve the captioning performance and describe novel objects outside of image captioning datasets.
本项目主要研究弱监督学习框架下的大规模图像语义理解,克服互联网图像的噪声标记影响,研究鲁棒的图像理解计算模型。研究内容包括:(1)研究基于代价敏感标记排序的单图显著性检测算法和基于多图匹配的多图协同显著性检测算法;(2)研究基于弱监督多标记学习的图像标注算法,考虑训练样本标记噪声、标记语义相关性挖掘、以及训练样本规模不足等因素,实现鲁棒的图像标注算法;(3)研究融合自步课程学习机制的偏标记学习算法,通过融合课程学习与自步学习的优势,改进偏标记学习算法的学习策略以提升标记消歧性能;(4)研究基于矩阵填充理论的社群图像标签修正算法,通过矩阵低秩正则项约束及标签间排序关系,使得图像-标签关系矩阵能够有效表征标签集合在给定图像上的语义排序关系;(5)研究融合局部自底向上和全局自顶向下两种注意机制的图像描述生成算法,并结合辅助信息实现未知类别对象描述,在弱监督条件下生成精准的图像描述语句。

结项摘要

本项目主要研究弱监督学习框架下的大规模图像语义理解,克服互联网图像的噪声标记影响,研究鲁棒的图像理解计算模型。项目负责人围绕着本项目的研究内容,展开了一系列深入的研究工作。首先在弱监督多标记学习算法方面,围绕着输出空间的标记歧义性问题,重点研究了偏标记学习(Partial Label Learning)、偏多标记学习(Partial Multi-Label Learning)等两类特定的弱监督多标记学习算法;在此基础上,进一步深入挖掘了输入空间的多义性问题,围绕着多视图学习(Multi-View Learning)展开研究,并提出了一系列原创的多视图聚类(Multi-View Clustering)算法、以及弱监督条件下的多视图多标记分类 (Multi-View Multi-Label Learning)算法;最后,针对图像语义理解中的应用问题,提出了弱监督多标记学习条件下的图像分类算法、以及图像显著性检测算法、以图生文等跨模态图像语义分析等。在本项目的资助下,项目负责人冯松鹤以通讯作者发表及录用学术论文共计31篇,其中IEEE/ACM Trans系列会刊论文12篇,包括IEEE Trans. on Knowledge and Data Engineering 1篇,IEEE Trans. on Multimedia 2篇,IEEE Trans. on Cybernetics 2篇,ACM Trans. on Knowledge Discovery from Data 4篇,ACM Trans. on Intelligent Systems and Technology 3篇, 其他主流SCI期刊论文10篇;发表CCF A类会议论文6篇,CCF B类会议论文2篇,其中AAAI 2篇,IJCAI 3篇,ACM SIGKDD 1篇,ECML-PKDD 2篇。累计申请国家发明专利4项。在人才培养方面,项目负责人冯松鹤指导研究生获得博士学位2人,获得硕士学位9人。其中1人获得校级优秀博士论文,3人获得校级优秀硕士论文。.

项目成果

期刊论文数量(26)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(10)
专利数量(0)
Noisy label tolerance: A new perspective of Partial Multi-Label Learning
噪声标签容忍度:部分多标签学习的新视角
  • DOI:
    10.1016/j.ins.2020.09.019
  • 发表时间:
    2021-01
  • 期刊:
    Information Sciences
  • 影响因子:
    8.1
  • 作者:
    Lyu Gengyu;Feng Songhe;Li Yidong
  • 通讯作者:
    Li Yidong
Class-Balanced Text to Image Synthesis With Attentive Generative Adversarial Network
使用注意力生成对抗网络进行类别平衡的文本到图像合成
  • DOI:
    10.1109/mmul.2020.3048939
  • 发表时间:
    2021-07
  • 期刊:
    IEEE Multimedia
  • 影响因子:
    3.2
  • 作者:
    Wang Min;Lang Congyan;Liang Liqian;Lyu Gengyu;Feng Songhe;Wang Tao
  • 通讯作者:
    Wang Tao
End-to-End Text-to-Image Synthesis with Spatial Constrains
具有空间约束的端到端文本到图像合成
  • DOI:
    10.1145/3391709
  • 发表时间:
    2020-07-01
  • 期刊:
    ACM TRANSACTIONS ON INTELLIGENT SYSTEMS AND TECHNOLOGY
  • 影响因子:
    5
  • 作者:
    Wang, Min;Lang, Congyan;Gao, Yutong
  • 通讯作者:
    Gao, Yutong
Global-Local Label Correlation for Partial Multi-Label Learning
部分多标签学习的全局-局部标签关联
  • DOI:
    10.1109/tmm.2021.3055959
  • 发表时间:
    2022
  • 期刊:
    IEEE Transactions on Multimedia
  • 影响因子:
    7.3
  • 作者:
    Lijuan Sun;Songhe Feng;Jun Liu;Gengyu Lyu;Congyan Lang
  • 通讯作者:
    Congyan Lang
ONION: Joint Unsupervised Feature Selection and Robust Subspace Extraction for Graph-based Multi-View Clustering
ONION:基于图的多视图聚类的联合无监督特征选择和鲁棒子空间提取
  • DOI:
    10.1145/3568684
  • 发表时间:
    2022-10
  • 期刊:
    ACM Transactions on Knowledge Discovery from Data
  • 影响因子:
    3.6
  • 作者:
    Zhibin Gu;Songhe Feng;Ruiting Hu;Gengyu Lyu
  • 通讯作者:
    Gengyu Lyu

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其他文献

strongAdaptive all-season image tag ranking by saliency-driven image pre-classification/strong
通过显着性驱动的图像预分类进行自适应全季节图像标签排名
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2013
  • 期刊:
    Journal of Visual Communication and Image Representation
  • 影响因子:
    2.6
  • 作者:
    冯松鹤
  • 通讯作者:
    冯松鹤
一种融合图学习与区域显著性分析的图像检索算法
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
    电子学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    冯松鹤
  • 通讯作者:
    冯松鹤
Combining visual attention model with multi-instance learning for tag ranking
将视觉注意力模型与多实例学习相结合进行标签排序
  • DOI:
    10.1016/j.neucom.2011.06.014
  • 发表时间:
    2011-10
  • 期刊:
    Neurocomputing
  • 影响因子:
    6
  • 作者:
    冯松鹤
  • 通讯作者:
    冯松鹤
互联网社群图像标签排序研究进展
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2015
  • 期刊:
    计算机科学
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    吴焰樟;刘宏哲;冯松鹤;袁家政;张静怡
  • 通讯作者:
    张静怡

其他文献

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冯松鹤的其他基金

海量社群图像语义理解关键技术研究
  • 批准号:
    61472028
  • 批准年份:
    2014
  • 资助金额:
    78.0 万元
  • 项目类别:
    面上项目
基于视觉认知理论的图像层次化语义理解研究
  • 批准号:
    61100142
  • 批准年份:
    2011
  • 资助金额:
    21.0 万元
  • 项目类别:
    青年科学基金项目

相似国自然基金

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课题项目:调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要:

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题,其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子,其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而,TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用,影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法,探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用,为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义,并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路:

科学问题:TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达?
前期研究:已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应,但其具体机制尚不明确。
研究创新点:本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线:包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术:TRIM2与病毒RNA的相互作用分析,IFN-β启动子活性检测。
实验模型:使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

        graph TD
          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
      
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