Long-term Recurrent Convolutional Networks for Visual Recognition and Description

LRCN是结合卷积层和长期时序递归的端对端可训练架构,旨在处理视觉识别和描述任务。通过使用LSTM单元,模型能捕获时间状态依赖性,改进视频识别并生成自然语言描述。实验表明,LRCN在视频识别、图像到句子映射及从传统计算机视觉方法驱动的解码器中表现优秀。

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1 INTRODUCTION

       图像和视频的识别和描述是计算机视觉的根本挑战。近年来,针对图像识别任务的监督卷积神经网络(CNN)模型已经取得了显着的进步,并且最近提出了一些对视频处理的扩展。理想情况下,视频模型应该允许对可变长度的输入序列进行处理,并且还提供可变长度的输出,包括生成 超出常规一对一预测任务 的全长句子描述。在本文中,我们提出了Long-term Recurrent Convolutional Networks(LRCN),一种用于视觉识别和描述的架构,其结合卷积层和long-range temporal recursion,并且是端对端可训练的(图1)。

我们实例化我们的架构,用于特定的视频活动识别,图像字幕生成和视频描述任务,如下所述。

       对CNN视频处理模型的研究已经考虑了在原始序列数据[1],[2]上学习3D时空滤波器,并学习了帧到帧表示,其将瞬时光流或基于轨迹的模型集成在固定窗口或视频拍摄片段[3],[4]。这些模型探索了感知时间序列表示学习的两个极值:学习任何一个通用的时间变化权重,或者应用简单的时间池化。(不懂)遵循同样的启发,激发了当前的深度卷积模型,

### 联合分类回归递归神经网络在在线人体动作检测中的应用 对于在线人体动作检测,联合分类回归递归神经网络(Joint Classification-Regression Recurrent Neural Networks, JCR-RNNs)是一种有效的方法。这类模型能够实时处理视频流数据并识别正在进行的动作。 JCR-RNN 结构通常由两部分组成:特征提取器和递归单元。特征提取器可以采用卷积神经网络来捕捉空间特征[^1]。通过多层卷积操作,可以从输入帧中学习到丰富的视觉表示。这些特征随后被送入递归单元,在这里时间依赖关系得以建模。LSTM 或 GRU 单元常用于此目的,因为它们擅长记忆长时间序列的信息[^2]。 为了实现分类与回归任务的同时优化,损失函数设计至关重要。一种常见的做法是在同一框架下定义两个分支——一个负责预测类别标签;另一个则估计边界框坐标或其他连续变量。这样可以在训练过程中使两者相互促进,提高整体性能。 关于具体实施教程方面: - **PyTorch 实现**:许多开源项目提供了基于 PyTorch 的实现方案。例如 `torchvision` 库包含了多种预训练好的 CNN 架构可供选择作为基础特征提取模块。 ```python import torch.nn as nn class ActionDetectionModel(nn.Module): def __init__(self): super(ActionDetectionModel, self).__init__() # 定义CNN结构 self.feature_extractor = ... # LSTM/GRU 层 self.rnn_layer = nn.LSTM(input_size=..., hidden_size=...) def forward(self, x): features = self.feature_extractor(x) output, _ = self.rnn_layer(features) return output ``` - **TensorFlow/Keras 实现**:同样地,在 TensorFlow 中也可以构建类似的架构。Keras API 提供了一个高层次接口简化了复杂模型的设计过程。 除了上述技术细节外,参与相关领域会议也是获取最新进展的好途径。比如 AAAI 这样的顶级人工智能大会经常会有关于此主题的工作坊和技术报告分享会[^3]。
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