课题基金 / 基金详情

面向三维形变目标的矢量型深度卷积网络研究

批准号:
62071260
项目类别:
面上项目
资助金额:
54.0 万元
负责人:
赵杰煜
依托单位:
学科分类:
图像信息处理
结题年份:
2024
批准年份:
2020
项目状态:
已结题
项目参与者:
赵杰煜

项目摘要

结项摘要

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中文摘要
传统深度卷积网络不擅长处理视点变化引起的目标旋转和尺寸变化,难以直接应用于Mesh网格描述的三维目标,本项研究拟借鉴胶囊网络的矢量化优势,设计实现一种全新的矢量型三维Mesh网格深度卷积网络,将卷积操作扩展到三维不规则曲面,将传统池化操作扩展为新型的矢量加权组合池化;全新设计多层堆叠型三维网格卷积自编码器和生成对抗网络,通过三维Mesh金字塔保留目标几何结构,采用无监督方法学习三维目标的多层次结构特征;针对三维目标形变难点,引入等距变换不变的内蕴特征反映三维目标内在固有结构信息,有机结合几何和表观特征,最大限度地消除形变对目标分析与识别的影响;针对无监督学习的模型选择难题,采用先进的Dirichlet过程混合模型实现三维形变目标的流形聚类分析,自动确定流形类别数;最后提取深度学习的训练成果,实现一个三维形变目标分析应用原型系统,取得三维图像分析技术的新突破。
英文摘要
Traditional deep convolutional networks are not good with changes in object orientation and scale caused by the different viewpoint. It is difficult to directly apply the convolutional networks to the 3d objects in mesh representation. This project is aimed at the development of a novel mesh convolution vector network for 3D deformable objects. The mesh convolution is operated on the irregular surfaces of 3d object. Commonly used pooling is extended to a new type of weighted vector combination. New design of stacked 3d mesh autoencoder and generative adversarial network is carried out. Unsupervised deep learning is used for the feature hierarchies with a mesh pyramid to preserve the geometry of the 3d object. Geodesic features are utilized to reflect the intrinsic properties of the deformable objects, which offer a robust and isometric deformation invariant of the object. The project also intends to develop an advanced manifold clustering method capable of automatic model selection using powerful Dirichlet Processing Mixture Models. The results of deep learning are to be applied in a prototyping system of 3D deformable object analysis.
经过项目组全体成员共同努力,超额完成了项目所有预期目标。针对不规则三维网格卷积难点,设计了全新的三维网格卷积网络,对其进行矢量化推广以高效率实现三维输入的旋转和缩放;取消了传统的池化操作,引入新颖的旋转等变机制,从根本上解决传统标量型卷积网络的结构性缺陷;设计相应的三维网格卷积自编码器,引入多层堆叠结构实现三维目标的多层次特征深度学习;有机结合内蕴特征和表观特征,利用等距变换不变特性高效率实现复杂三维形变目标的自动识别与分析。面向复杂三维形变目标的深度学习取得了重要突破:全新的矢量型Mesh卷积网络,采用无监督方法自动学习三维目标的多层次结构特征;在深度学习中引入DPMM,利用其模型选择能力在进行无监督学习时自动控制结点规模;在三维目标不变性特征学习方面,利用三维目标内蕴特征,有效克服姿态变化和环境光照影响,最大限度地消除形变对目标分析与识别的影响;另外,项目组还取得了预定任务外的三维目标旋转等变性深度学习的突破,全新的矢量型网络不仅可以对三维目标的不变性建模,而且还能学习其等变性特征,从而使网络性能更强,学习效率显著提升。本项研究总计发表高质量论文15篇,其中SCI论文10篇,包括一区论文3篇、二区论文5篇。相关成果申请国家发明专利1项、授权1项。
结合DPMM的三维等变自监督深度学习网络
  • 批准号:
    --
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    49万元
  • 批准年份:
    2024
  • 负责人:
    赵杰煜
  • 依托单位:
一种新型三维自监督深度学习网络
  • 批准号:
    LZ22F020001
  • 项目类别:
    省市级项目
  • 资助金额:
    0.0万元
  • 批准年份:
    2021
  • 负责人:
    赵杰煜
  • 依托单位:
三维形变目标内蕴特征提取与聚类分析
  • 批准号:
    61571247
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    65.0万元
  • 批准年份:
    2015
  • 负责人:
    赵杰煜
  • 依托单位:
机器视觉学习与生成模型研究
  • 批准号:
    60672071
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    24.0万元
  • 批准年份:
    2006
  • 负责人:
    赵杰煜
  • 依托单位:
国内基金
海外基金