第 1章绪论 .............................................................................................. 1 1.1背景与意义 .................................................................................. 1 1. 2国内外研究现状 ............................................................................ 5 1. 2.1视觉场景信息处理与传递 .................................................... 5 1. 2.2高效多尺度特征提取框架 .................................................... 7 1. 2.3高维知识表征方法 .............................................................. 8 1. 2.4高分辨率语义生成技术 ...................................................... 10 1. 2.5网络训练动态改善技术 ...................................................... 11 1. 2.6场景语义解析算法网络构建及其应用 .................................. 13 1. 2.7场景语义解析数据集及评价标准 ......................................... 14 1. 3科学问题与研究内容 .................................................................... 18 1. 3.1拟解决的科学问题 ............................................................. 18 1. 3.2本书的研究内容 ................................................................ 20 1.4本书内容安排 .............................................................................. 22 第 2章网络信息流传递机制 ..................................................................... 24 2.1概述 ........................................................................................... 24 2. 1.1拟解决的主要问题 ............................................................. 25 2. 1.2研究内容及贡献 ................................................................ 26 2. 2结构信息留存策略 ....................................................................... 26 2. 2.1网络结构设计 ................................................................... 27 2.2.2性能分析 .......................................................................... 28 2. 2.3与现有方法对比 ................................................................ 28 2. 3具有相互引导性的上-下采样对 ...................................................... 29 2. 3.1网络结构设计 ................................................................... 30 2.3.2性能分析 .......................................................................... 31 2. 3.3与现有方法对比 ................................................................ 33 2. 4层次化高分辨率信息恢复与生成 ................................................... 34 2. 4.1网络结构设计 ................................................................... 35 2.4.2性能分析 .......................................................................... 35 2. 4.3与现有方法对比 ................................................................ 37 2. 5实验结果与分析 ........................................................................... 38 2. 5.1实验模型构建 ................................................................... 38 2.5.2消融研究 .......................................................................... 39 2. 5.3与当前先进方法的性能对比 ............................................... 44 2. 5.4算法优势与局限性分析 ...................................................... 47 2.6本章小结 ..................................................................................... 49 第 3章空间多尺度特征学习 ..................................................................... 50 3.1概述 ........................................................................................... 50 3. 1.1拟解决的主要问题 ............................................................. 51 3. 1.2研究内容及贡献 ................................................................ 52 3.2空间邻域解耦 -耦合算子 ................................................................ 52 3.2.1算子定义 .......................................................................... 52 3. 2.2与现有方法对比 ................................................................ 54 3. 3初始特征的局部感知与全局建模 ................................................... 55 3. 3.1网络结构设计 ................................................................... 56 3.3.2性能分析 .......................................................................... 57 3. 3.3与现有方法对比 ................................................................ 58 3. 4高级特征的空间并行多尺度学习 ................................................... 59 3. 4.1网络结构设计 ................................................................... 59 3.4.2性能分析 .......................................................................... 60 3. 4.3与现有方法对比 ................................................................ 62 3. 5实验结果与分析 ........................................................................... 63 3.5.1实验模型 .......................................................................... 63 3.5.2消融研究 .......................................................................... 63 3. 5.3与当前先进方法的性能对比 ............................................... 69 3. 5.4算法优势与局限性分析 ...................................................... 73 3.6本章小结 ..................................................................................... 74 第 4章频域下高效知识表征 ..................................................................... 75 4.1概述 ........................................................................................... 75 4. 1.1拟解决的主要问题 ............................................................. 76 4. 1.2研究内容及贡献 ................................................................ 77 4. 2全感受野卷积算子 ....................................................................... 77 4. 2.1网络结构设计 ................................................................... 78 4.2.2设计原理 .......................................................................... 79 4.2.3性能分析 .......................................................................... 79 4. 3频域下全局空间结构建模 ............................................................. 80 4. 3.1网络结构设计 ................................................................... 80 4.3.2设计原理 .......................................................................... 81 4. 4因子化注意力机制下的融合表征 ................................................... 82 4. 4.1网络结构设计 ................................................................... 82 4.4.2设计原理 .......................................................................... 83 4. 5实验结果与分析 ........................................................................... 84 4. 5.1实验模型构建 ................................................................... 84 4.5.2消融研究 .......................................................................... 85 4. 5.3与当前先进方法的性能对比 ............................................... 87 4.6本章小结 ..................................................................................... 88 第 5章幅-相感知与高分辨率语义生成 ....................................................... 89 5.1概述 ........................................................................................... 89 5. 1.1拟解决的主要问题 ............................................................. 90 5. 1.2研究内容及贡献 ................................................................ 91 5. 2图像频域表征分析 ....................................................................... 91 5. 2.1图像频域表征形式 ............................................................. 91 5. 2.2图像谱特性分析 ................................................................ 93 5.2.3语义 -定位解耦表征变换 ..................................................... 94 5. 3基于幅度感知的语义多样性表征 ................................................... 95 5.3.1设计原理 .......................................................................... 95 5. 3.2网络结构设计 ................................................................... 96 5. 4基于相位修正的定位原型优化 ....................................................... 97 5.4.1设计原理 .......................................................................... 97 5. 4.2网络结构设计 ................................................................... 98 5. 5相位敏感性约束 ........................................................................... 99 5.5.1设计原理 .......................................................................... 99 5.5.2设计细节 ........................................................................ 100 5. 6实验结果与分析 ......................................................................... 102 5. 6.1实验模型构建 ................................................................. 102 5.6.2消融研究 ........................................................................ 104 5. 6.3与当前先进方法的性能对比 ............................................. 110 5.7本章小结 ................................................................................... 113 第 6章模型训练动态优化 ....................................................................... 114 6.1概述 ......................................................................................... 114 6. 1.1拟解决的主要问题 ........................................................... 115 6. 1.2研究内容及贡献 .............................................................. 116 6. 2隐式正则效应度量方法 ............................................................... 116 6. 2.1网络训练动态度量 ........................................................... 116 6. 2.2推理权重奇异值分布度量 ................................................. 117 6. 3稠密重参数化驱动的隐式正则机制 .............................................. 118 6. 3.1构建深度矩阵分解式结构 ................................................. 118 6.3.2引入 BN保证可训练性 ..................................................... 120 6. 3.3引入稠密连接以缓解奇异性 ............................................. 122 6.4训练 -推理解耦结构及等价变换 .................................................... 126 6. 4.1稠密重参数化模块相关参数选择 ....................................... 128 6. 4.2稠密重参数化模块的建模对比 .......................................... 129 6. 5实验结果与分析 ......................................................................... 129 6.5.1实验设置 ........................................................................ 130 6.5.2消融实验 ........................................................................ 130 6. 5.3先进性验证实验 .............................................................. 136 6. 5.4在场景语义解析任务上的验证实验 ................................... 139 6.6本章小结 ................................................................................... 139 第 7章典型应用案例 ............................................................................. 141 7. 1部署策略与方案 ......................................................................... 141 7. 1.1特定硬件下的深度网络模型设计 ....................................... 142 7. 1.2特定硬件平台下的部署策略 ............................................. 149 7. 2结构化静态航空消声蜂窝精准定位 .............................................. 150 7.2.1任务描述 ........................................................................ 151 7.2.2算法实施 ........................................................................ 152 7. 2.3进展与成果 ..................................................................... 154 7. 3半结构化对抗场景下 RoboCup仿人机器人视觉感知 ..................... 155 7.3.1任务描述 ........................................................................ 156 7.3.2算法实施 ........................................................................ 157 7. 3.3进展与成果 ..................................................................... 159 7. 4复杂交互场景下的安全监管与人员行为识别 ................................. 160 7.4.1任务描述 ........................................................................ 160 7.4.2算法实施 ........................................................................ 162 7.4.3进展与成果 ..................................................................... 164 7.5高动态开放场景下自动驾驶车辆车道线检测 ................................. 166 7.5.1任务描述 ........................................................................ 166 7.5.2算法实施 ........................................................................ 168 7.5.3进展与成果 ..................................................................... 169 7.6本章小结 ................................................................................... 170 第 8章总结与展望 ................................................................................. 172 8.1总结 ......................................................................................... 172 8.2展望 ......................................................................................... 174 参考文献 ................................................................................................. 177 附录 A主要符号对照表 .......................................................................... 191