基于稳健学习机制的复杂场景弱监督目标检测方法研究

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    61876140
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    64.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    F0604.机器感知与机器视觉
  • 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

Object detection is one of the most fundamental tasks in computer vision community. In order to relieve the time, energy and money that human cost for annotating the training data, weakly supervised object detection has become an urgent research direction in this field. Based on the fact that current weakly supervised object detection methods cannot handle complex scenes well, this project proposes a novel idea which builds weakly supervised object detection framework based on the robust learning mechanism. Such robust learning mechanism is able to overcome the challenging learning ambiguity issue inherent in visual learning under the weak supervision. Based on our previous works published on IEEE TPAMI and CVPR, this project focuses on four major parts: 1) Explore prior-knowledge that can be easily acquired and is highly-informative for the weakly supervised object detection task and develop effective and robust ways to involve it into the weakly supervised learning procedure; 2) Establish the cooperation scheme of related tasks under the weak supervision and develop the joint weakly supervised deep learning framework to simultaneously address the weakly supervised object localization and segmentation tasks; 3) Increase the robustness of the weakly supervised object detection approach to the noise data and its capacity to leverage the unlabeled data; 4) Construct a large-scale dataset containing complex visual scenes for algorithm testing and comparison. This project will be conducted in a manner of international cooperation. It aims for innovative achievements in both theory and application and will also be very attractive for other relevant domains of image understanding.
目标检测是计算机视觉领域中最根本的任务之一。为了减轻在标注训练数据中人们消耗的时间、精力和金钱,弱监督目标检测成为了该领域亟待研究的方向。针对现有方法在复杂场景下效果不佳的现状,本项目提出利用稳健学习理论克服弱监督学习下所固有的学习不确定性,并以此构建基于稳健学习机制的弱监督目标检测框架的新思路。结合申请人前期工作(成果发表于IEEE TPAMI, CVPR等),重点研究以下四个内容:1)针对弱监督目标检测任务探索容易获取且具有指导意义的先验知识,并将其有效、稳健地引入弱监督学习过程;2)建立弱监督下的多任务协作机制,构建深度联合学习框架来同时解决弱监督目标检测与分割问题;3)增加弱监督目标检测方法对噪声数据的鲁棒性以及对无标签数据的可用性;4)构建包含复杂场景的大规模数据库用于算法测试和比较。本项目采用国际合作研究方式,力争在算法理论和应用方面取得创新成果,推动图像理解等相关领域的发展。

结项摘要

针对现有方法在复杂场景下遭遇的标注瓶颈,本项目提出利用稳健学习理论克服弱监督学习下所固有的学习不确定性,并以此构建基于稳健学习机制的弱监督目标检测框架的新思路。取得的代表性工作包括:1)提出了自步-课程学习机制以实现弱监督学习与步进学习联合建模下的鲁棒弱监督学习机制;2)提出了基于区域搜索范式的弱监督目标定位框架;3)提出了基于空间位置上下文和相关语义上下文的多实例推理框架;4)建立了联合进行弱监督目标检测与分割任务的稳健性学习方法;5)提出了分割-三维重建交互引导的弱监督学习框架;6)构建了广义弱监督目标检测公开测试集;7)建立了首个面向遥感影像分析的零样本目标检测数据集。 ..本项目研究产生了一批高水平研究成果,发表高水平学术论文27篇,其中领域重要的国际期刊论文22篇,包括IEEE TPAMI在内的IEEE汇刊系列14篇,本领域重要国际会议论文5篇,中文期刊论文1篇;申请/授权国家发明专利7项;培养博士生5名、硕士生4名、博士后1名;项目负责人获得2021年IEEE Transactions on Circuits and Systems for Video Technology最佳论文奖(IEEE TCSVT Best Paper Award),入选中国博士后创新人才支持计划、吴文俊人工智能优秀青年奖、科睿唯安“全球高被引科学家”,获ACM China SIGAI优博奖。

项目成果

期刊论文数量(22)
专著数量(0)
科研奖励数量(1)
会议论文数量(5)
专利数量(7)
Evaluation of Saccadic Scanpath Prediction: Subjective Assessment Database and Recurrent Neural Network Based Metric
扫视扫描路径预测的评估:主观评估数据库和基于递归神经网络的度量
  • DOI:
    10.1109/tpami.2020.3002168
  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
    IEEE TRANSACTIONS ON PATTERN ANALYSIS AND MACHINE INTELLIGENCE
  • 影响因子:
    23.6
  • 作者:
    Xia Chen;Han Junwei;Zhang Dingwen
  • 通讯作者:
    Zhang Dingwen
From Discriminant to Complete: Reinforcement Searching-Agent Learning for Weakly Supervised Object Detection
从判别到完成:弱监督目标检测的强化搜索代理学习
  • DOI:
    10.1109/tnnls.2020.2969483
  • 发表时间:
    2020-02
  • 期刊:
    IEEE TRANSACTIONS ON NEURAL NETWORKS AND LEARNING SYSTEMS
  • 影响因子:
    10.4
  • 作者:
    Zhang Dingwen;Han Junwei;Zhao Long;Zhao Tao
  • 通讯作者:
    Zhao Tao
SPFTN: A Joint Learning Framework for Localizing and Segmenting Objects in Weakly Labeled Videos
SPFTN:用于弱标记视频中对象的本地化和分割的联合学习框架
  • DOI:
    10.1109/tpami.2018.2881114
  • 发表时间:
    2020-02
  • 期刊:
    IEEE Transactions on Pattern Analysis and Machine Intelligence
  • 影响因子:
    23.6
  • 作者:
    Dingwen Zhang;Junwei Han;Le Yang;Dong Xu
  • 通讯作者:
    Dong Xu
A structure-aware splitting framework for separating cell clumps in biomedical images
用于分离生物医学图像中细胞团的结构感知分裂框架
  • DOI:
    10.1016/j.sigpro.2019.107331
  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
    SIGNAL PROCESSING
  • 影响因子:
    4.4
  • 作者:
    Zhang Qiang;Wang Jinghan;Liu Zaihao;Zhang Dingwen
  • 通讯作者:
    Zhang Dingwen
Revisiting Feature Fusion for RGB-T Salient Object Detection
重新审视 RGB-T 显着目标检测的特征融合
  • DOI:
    10.1109/tcsvt.2020.3014663
  • 发表时间:
    2021
  • 期刊:
    IEEE TRANSACTIONS ON CIRCUITS AND SYSTEMS FOR VIDEO TECHNOLOGY
  • 影响因子:
    8.4
  • 作者:
    Zhang Qiang;Xiao Tonglin;Huang Nianchang;Zhang Dingwen;Han Jungong
  • 通讯作者:
    Han Jungong

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其他文献

协同视觉显著性检测方法综述
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
    电子学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    钱晓亮;白臻;陈渊;张鼎文;史坤峰;王芳;吴青娥;毋媛媛;王慰
  • 通讯作者:
    王慰

其他文献

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相似国自然基金

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相似海外基金

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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

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          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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