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基于全连接条件随机场的道路场景语义分割方法

基于全连接条件随机场的道路场景语义分割方法作者：王瑶冯峰来源：《电脑知识与技术》2019年第18期摘要：道路场景图像的准确分割是对道路场景进一步分析与理解的前提条件。

针对基于点对条件随机场（Conditional Random Field，CRF）的道路场景语义分割方法仅考虑了局部邻域关系，无法表达像素点之间的相互依赖关系，易产生误分割现象的问题，本文提出基于全连接CRF模型的道路场景图像语义分割方法。

首先，通过像素点间的相互依赖关系获取空间全局信息，利用Textonboost分类器提取图像的基本结构特征建立模型的一元势能项，利用高斯核函数的线性组合构建模型的二元势能项;之后，采用平均场近似算法实现模型的优化推理;最后，采用道路场景数据库Sowerby-7进行实验分析，验证所提模型的可行性和有效性。

实验结果表明，与基于点对条件随机场模型相比，该模型能够得到较好的语义分割结果。

关键词：全连接CRF;道路场景;图像语义分割中图分类号：TP391; ; ; ; 文献标识码：A文章编号：1009-3044（2019）18-0212-03道路场景图像语义分割主要是提取车辆前方可通行的道路区域，为智能驾驶系统的路径规划和车辆控制提供道路信息，是实现自动驾驶、辅助驾驶和自主导航等机器视觉应用中的关键技术之一[1-4]。

现有的道路场景图像语义分割方法主要利用颜色、纹理以及道路几何形状等图像基本结构特征进行分割。

Sirmacek等人[5]总结了基于颜色的道路检测分割算法，包含K-means聚类、最近邻法等，此类算法往往对路面阴影、积水等干扰敏感，分割性能易衰减且需要对图像进行复杂的预处理操作;Hou等人[6]提出了基于纹理的道路边缘分割法，该方法适用于边缘清晰的直线道路，对于边缘模糊场景复杂的道路无法得到较好的分割结果;肖红光等人[7]基于道路几何形状的算法，提出一种新的高分辨率SAR图像道路提取算法，要求道路边缘轮廓清晰以便于控制点的选取，但该方法过分依赖控制点，建模条件复杂且对边缘不清晰的路面没有很好的分割能力。

条件随机场的基础知识

条件随机场的基础知识条件随机场（Conditional Random Field，简称CRF）是一种概率图模型，常用于序列标注、自然语言处理、计算机视觉等领域。

它是一种无向图模型，用于建模输入序列和输出序列之间的关系。

本文将介绍条件随机场的基础知识，包括定义、特点、参数表示和推断算法等内容。

一、定义条件随机场是给定一组输入序列X的条件下，对应的输出序列Y的联合概率分布模型。

它假设输出序列Y是给定输入序列X的马尔可夫随机场，即满足马尔可夫性质。

条件随机场的定义如下：P(Y|X) = 1/Z(X) * exp(∑k∑lλkTk(yi-1, yi, X, i) +∑m∑nμnUn(yi, X, i))其中，Y表示输出序列，X表示输入序列，Tk和Un是特征函数，λk和μn是对应的权重参数，Z(X)是归一化因子。

二、特点条件随机场具有以下几个特点：1. 无向图模型：条件随机场是一种无向图模型，图中的节点表示输出序列的标签，边表示标签之间的依赖关系。

2. 局部特征：条件随机场的特征函数是局部的，只依赖于当前位置和相邻位置的标签。

3. 马尔可夫性质：条件随机场假设输出序列是给定输入序列的马尔可夫随机场，即当前位置的标签只与前一个位置的标签有关。

4. 概率模型：条件随机场是一种概率模型，可以计算输出序列的概率分布。

三、参数表示条件随机场的参数表示方式有两种：全局参数和局部参数。

1. 全局参数：全局参数表示整个条件随机场的权重参数，对所有特征函数都起作用。

2. 局部参数：局部参数表示每个特征函数的权重参数，只对对应的特征函数起作用。

四、推断算法条件随机场的推断算法主要包括前向-后向算法和维特比算法。

1. 前向-后向算法：前向-后向算法用于计算给定输入序列X的条件下，输出序列Y的边缘概率分布P(yi|X)。

它通过前向和后向两个过程，分别计算前缀和后缀的边缘概率。

2. 维特比算法：维特比算法用于求解给定输入序列X的条件下，输出序列Y的最优路径。

基于层次关联边条件随机场的Web对象抽取

基于层次关联边条件随机场的Web对象抽取胡丽娟;梁久祯【摘要】提出一种基于层次关联边条件随机场(HCC-CRFs)模型的Web对象抽取方法.将数据块检测和属性标注合并为标签分配问题,避免误差传播现象.通过在数据块之间增加条件依赖关系,使HCC-CRFs模型能充分利用Web页面的内容层次结构.实验结果表明,该方法具有较好的抽取效果.%This paper presents a Web object extraction method based on Hierarchical Correlative-chain Conditional Random Fields(HCC-CRFs) model. This method performs data record detection and attributes labeling simultaneously to avoid error propagation. It can get the most out of the content hierarchy of Web page by adding more conditional dependencies between data record. Experimental results show this method has good extraction effect.【期刊名称】《计算机工程》【年(卷),期】2012(038)020【总页数】4页(P45-48)【关键词】Web对象;信息抽取;数据块检测;属性标注;条件随机场;层次关联边【作者】胡丽娟;梁久祯【作者单位】江南大学物联网工程学院,江苏无锡214122;江南大学物联网工程学院,江苏无锡214122【正文语种】中文【中图分类】TP3111 概述互联网是一个巨大且迅速增长的信息库，包含大量有价值的信息，其中很大一部分是描述现实世界对象的信息，比如商品、饭店等。

条件随机场及其应用

条件随机场及其应用自然语言处理是人工智能学科中的一个重要研究方向。

在自然语言处理任务中，如命名实体识别、关系抽取、分词、词性标注、句法分析等诸多任务中，标注文本的任务是一个十分重要且基础的工作。

在标注文本时，我们需要对文本中的每个词汇进行标注。

这种标注的过程被称为“序列标注”。

而序列标注中，又有一类任务是基于概率模型的。

其中，条件随机场正是一种常见的概率模型。

一、条件随机场简介条件随机场(Conditional Random Field, CRF) 是一种统计学习方法，是一种无向图模型。

在条件随机场中，输入序列和输出序列之间被建立成为一张图，图中的节点和边都有权值，可以表示在输入序列给定的情况下，输出序列的联合概率分布。

条件随机场是由拥有同样特征的节点或边组成的。

因此可以基于元素之间的相互关系来建模。

可以理解为，如果我们有一组输入变量 $X$，我们可以通过条件随机场来学习输出变量 $Y$ 的某些条件概率，用于对 $X$ 进行分类、回归等任务。

也就是说，在条件随机场模型中，我们是学习 $P(Y|X)$ 的概率分布。

二、条件随机场的学习与推断学习对于条件随机场来说，学习就是学习句子序列 $X$ 到标注序列$Y$ 的条件概率$P(Y|X)$。

此时，我们的目标是最大化条件概率，即：$P(Y|X)=\frac{exp(\sum_{i=1}^n\sum_{k=1}^K\lambda_kf_k(y_i, y_{i-1},x_i))}{\sum_{y'}exp(\sum_{i=1}^n\sum_{k=1}^K\lambda_kf_k(y'_i,y'_{i-1},x_i)))}$其中，$K$ 是特征函数的数量，$f_k$ 是特征函数，$\lambda_k$ 是特征函数对应的权重。

推断在条件随机场中，推断是指在已知条件下，寻找可能性最大的输出序列的过程。

具体来说，我们需要根据输入句子 $X$ 和已知的 $Y$，计算出不同状态的概率来估计最终的标注序列。

基于条件随机场的多标签图像分类

图像是多媒体的主要载体，随着图像数量越来越多，信息难以有效地组织和利用，因而迫切需婴有效的图像自动分类方法。近年来，图像分类成为模式识别和计算机视觉领域的热点研究问题。在多标签的图像中，标签通常存在语义上的关联。传统的多标签分类方法将多分类问题转化为多个二分
ＡｂｔａｔＴｅａｐｃｔｎｏｇｏ－ｅｔｒｔｏｓｍａｅｔｅｉｇｎｕｇｐｒｘｍａｅｓｒｃ：ｈｐｈａｉｆＢａ —ｆｆａｕｅｍｅｈｄｗａｄｔｏｏｈｍａｅｌｇａｅａｐｏｉｔａ
ｃｎｅｓｏｔｎｉｎｉｎｌｅｅ．ｄ２ｏｒｅｏｄｔｎｌａｄｍｅｄｒｓｄｔｓｏｉｔｏｖｒｉｎｉｏｏｅｄｍｅｓｏａｒｓＡｎｎｄｒｎｉｏａｎｏｆｌｓｗｅｅｕｅａｓｃａｅｎｓｉｏｃｉｒｉｏ
第３卷第４期２２１年８月０２
辽宁工业大学学报（自然科学版）
ＪｕｎｌｆｉｎｎｎｖｒｉｆｅｈｏｏｙＮａｒｌｃｅｃｄｔｎｏｒａｏａｉｇＵｉｅｓｙｃｎｌｇ（ｔａＳｉｅｉｏ）ＬｏｔｏＴｕｎＥｉ
Ｖ１２Ｎｏ４ｏ．，．３Ａｕ．０２ｇ２１
基于条件随机场的多标签图像分类
徐振宇，孙玉梅
（台南山学院山东烟台烟２５１）６７３
摘
要：利用Ｂｇｏ－ａｒａ．ｆｅｔｅ方法将图像语义近似的转化为一维序列，使用二阶条件随机场将图像的底层语ｆｕ

多标签文本分类原理

多标签文本分类原理引言多标签文本分类是指将一个文本分到多个预定义的标签类别中的任务。

这种任务在自然语言处理领域中具有重要的应用，如文本标注、情感分析、主题分类等。

本文将深入探讨多标签文本分类的原理，包括常用的算法和技术。

一、多标签文本分类概述多标签文本分类是指一个文本可以被打上多个标签，而不仅仅是单个标签。

相对于传统的单标签分类任务，多标签分类任务更能符合实际场景需求，因为一个文本通常会涉及到多个语义类别。

二、多标签文本分类算法1. 单标签分类算法的改进多标签文本分类可以通过改进传统的单标签分类算法来实现。

常用的单标签分类算法如朴素贝叶斯、支持向量机、决策树、神经网络等，可以通过以下几种方式来应用于多标签分类任务： - 独立标签法（Independent Labeling）：将每个标签视为独立的二分类任务，分别训练对应的二分类器。

文本被分类为属于某个标签的概率大于一定阈值时则属于该标签。

这种方法的一个缺点是忽略了不同标签之间的依赖关系。

- 标签关联法（Label Correlation）：考虑标签之间的相关性，将多标签分类任务转化为一个联合分类问题。

可以通过利用标签之间的相关矩阵或者基于图模型的方法来捕捉标签之间的依赖关系。

2. 基于特征选择的方法在进行多标签文本分类时，选取合适的特征对分类结果有着重要的影响。

常用的特征选择方法包括信息增益、卡方检验、互信息等。

通过选择最相关的特征，可以提高分类器的性能。

3. 基于特征扩展的方法有时候，仅仅使用原始特征可能无法很好地将文本分类到正确的标签类别。

这时可以通过特征扩展的方法来丰富特征表达。

常用的特征扩展方法包括词向量表示、主题模型和句法分析等。

三、多标签文本分类技术1. 高维稀疏问题的处理在多标签文本分类任务中，由于每个文本有多个标签，导致样本数量较少、特征空间较大，从而引发高维稀疏问题。

为了解决这个问题，可以采用以下几种技术： - 降维技术：如主成分分析、线性判别分析等，可以减少特征维度，提高分类效果和效率。

多场景文本的细粒度命名实体识别

多场景文本的细粒度命名实体识别盛剑;向政鹏;秦兵;刘铭;王莉峰【摘要】命名实体识别一直是数据挖掘领域的经典问题之一,尤其随着网络数据的剧增,如果能对多来源的文本数据进行多领域、细粒度的命名实体识别,显然能够为很多的数据挖掘应用提供支持.该文提出一种多领域、细粒度的命名实体识别方法,利用网络词典回标文本数据获得了大量的粗糙训练文本.为防止训练文本中的噪声干扰命名实体识别的结果,该算法将命名实体识别的过程划分为两个阶段,第一个阶段先获得命名实体的领域标签,之后利用命名实体的上下文确定命名实体的细粒度标签.实验结果显示,该文提出的方法使F1值在全领域上平均值达到了80％左右.【期刊名称】《中文信息学报》【年(卷),期】2019(033)006【总页数】8页(P80-87)【关键词】命名实体识别;细粒度类别划分;语料回标【作者】盛剑;向政鹏;秦兵;刘铭;王莉峰【作者单位】哈尔滨工业大学社会技术与信息检索研究中心 ,黑龙江哈尔滨150001;哈尔滨工业大学社会技术与信息检索研究中心 ,黑龙江哈尔滨 150001;哈尔滨工业大学社会技术与信息检索研究中心 ,黑龙江哈尔滨 150001;哈尔滨工业大学社会技术与信息检索研究中心 ,黑龙江哈尔滨 150001;腾讯科技(深圳)有限公司 ,广东深圳518000【正文语种】中文【中图分类】TP3910 引言命名实体识别(named entity recognition, NER)是自然语言处理领域(natural language processing, NLP)的基础任务之一，也是信息抽取中最为重要的一个子任务，并且可以对后续的抽取任务提供帮助。

命名实体识别任务意在识别文本中的事物的名称，例如人名、地名和机构名。

本文主要在多场景多领域下研究命名实体识别，以LSTM-CRF为基础并引入CNN(卷积神经网络)从文本中进一步提取有用的语义特征。

早期的命名实体识别大多是基于规则的方法，但是由于语言结构本身具有不确定性，制订出统一完整的规则难度较大。

基于深度学习的高分辨率遥感影像道路自动提取研究

基于深度学习的高分辨率遥感影像道路自动提取研究1. 引言1.1 研究背景和意义随着遥感技术的飞速发展，高分辨率遥感影像已经成为地理空间信息获取的主要手段。

从高分辨率遥感影像中自动提取道路信息，对于城市规划、交通管理、灾害监测等领域具有重要的应用价值。

然而，传统的基于图像处理的方法在道路提取中往往受到噪声、阴影、光谱变异等因素的干扰，难以实现高精度、高效率的自动提取。

深度学习技术的兴起为遥感影像道路自动提取提供了新的解决方案。

通过深度学习模型的学习和优化，可以从复杂的遥感影像中准确地提取出道路信息，大大提高了道路提取的精度和效率。

1.2 国内外研究现状国内外学者在基于深度学习的遥感影像道路提取方面进行了大量的研究。

早期的研究主要集中在利用卷积神经网络（CNN）进行道路提取，通过设计不同的网络结构和训练策略来提高提取精度。

近年来，随着全卷积网络（FCN）和U-Net等模型的提出，研究者开始尝试利用这些模型进行遥感影像的道路提取，取得了显著的效果。

此外，还有一些研究将深度学习与其他技术相结合，如条件随机场（CRF）、图模型等，以进一步提高道路提取的准确性。

1.3 研究目标和方法本文的研究目标是基于深度学习技术，设计并实现一种高精度、高效率的高分辨率遥感影像道路自动提取方法。

为实现这一目标，本文将采用以下研究方法：首先，对高分辨率遥感影像进行预处理，包括辐射定标、大气校正、正射校正等步骤，以提高影像质量；其次，设计一种基于深度学习的道路提取模型，通过大量的训练数据对模型进行训练和优化；最后，对提取结果进行后处理和优化，以提高道路提取的准确性和完整性。

2. 高分辨率遥感影像数据预处理2.1 数据来源和特性本文所采用的高分辨率遥感影像数据主要来源于卫星遥感平台。

这些数据具有高空间分辨率、多光谱特性和丰富的地物信息。

然而，由于受到大气条件、传感器误差等因素的影响，原始遥感影像往往存在辐射失真、几何变形等问题，需要进行预处理以消除这些影响。

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第３０卷第５期
２０１３年５月来自计算机应用研究
ＡｐｐｌｉｃａｔｉｏｎＲｅｓｅａｒｃｈｏｆＣｏｍｐｕｔｅｒｓ
Ｖｏ１．３０Ｎｏ．５Ｍａｖ２０１３
基于多阈连续条件随机场的标签推荐冰
ｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓｃｏｎｄｉｔｉｏｎｒａｎｄｏｍｉｆｅｌｄ
ＷＵＤａｎ．ＳＵＹｉ — ｄａｎ
（ＳｃｈｏｏｌｏｆＣｏｍｐｕｔｅｒ＆ＥｌｅｃｔｒｏｎｉｃＩｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ，ＧｕａｎｇｘｉＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｎａｎｎｉｎｇ５３００００，Ｃｈｉｎａ）
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ａｓｔｈｅｑｕａｌｉｔｙｏｆｒｅｃｏｍｍｅｎｄａｔｉｏｎｒｅｓｕｌｔｓｂｙｔａｇｒｅｃｏｍｍｅｎｄａｔｉｏｎｓｙｓｔｅｍｗａｓｎｏｔｈｉｇｈ，ｉｔｗｏｕｌｄｉｎｌｆｕｅｎｃｅａｎｄｍｉｓ — ｌｅａｄｕｓｅｒｓｔｏｓｅａｒｃｈａｎｄｌｏｃａｔｅｔｈｅｉｒｒｅｑｕｉｒｅｄｒｅｓｏｕｒｃｅｓ．Ａｎｄｅｖｅｎｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎｃｏｎｆｕｓｉｏｎｗｏｕｌｄｅｘｉｓｔ．Ｔｏｅｎｈａｎｃｅｔｈｅａｃｃｕｒａｃｙａｎｄｃｏｖｅｒａｇｅｏｆｔｈｅｒｅｓｕｌｔｓ．ｔｈｉｓｐａｐｅｒｐｒｏｐｏｓｅｄｍｕｌｔｉ — ｔｈｒｅｓｈｏｌｄｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓｃｏｎｄｉｔｉｏｎｒａｎｄｏｍｆｉｅｌｄｓｍｏｄｅ１．Ｔｈｅｍｏｄｅｌｎｏｔｏｎｌｙｍａｉｎｔａｉｎｅｄｔｈｅａｄｖａｎｔａｇｅｓｏｆｃｏｎｄｉｔｉｏｎｒａｎｄｏｍｆｉｅｌｄｓ：ｄｉｓｐｅｎｓｅｄｗｉｔｈｉｎｄｅｐｅｎｄｅｎｃｅｈｙｐｏｔｈｅｓｉｓｆｏｒｄａｔａ，ｂｕｔｃｏｕｌｄａｖｏｉｄｔｈｅｌａｂｅｌｂｉａｓｐｒｏｂｌｅｍ．ＭｅａｎｗｈｉｌｅｔｈｉｓｗｏｒｋａｌｓｏｅｍｐｌｏｙｅｄｔｈｅＣＯ — ｏｃｃｕｒｒｅｎｃｅｒａｔｅｂｅｔｗｅｅｎｔａｇｓ，ｔｈｅｓｅｍａｎｔｉｃｓｉｍｉｌａｒｉｔｙｏｆｔａｇ
ｄｏｉ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１００１－３６９５．２０１３．０５．００８
Ｔａｇｒｅｃｏｍｍｅｎｄａｔｉｏｎｂａｓｅｄｏｎｍｕｌｔｉ — ｔｈｒｅｓｈｏｌｄ
ｐａｉｒｓ．ａｎｄｔｈｅｕｓｅｒｓｉｍｉｌａｒｉｔｙｔｈｒｅｅｔｈｒｅｓｈｏｌｄｓｔｏｅｘｔｒａｃｔｔａｇｆｅａｔｕｒｅｓ．Ｈｅｒｅｃｏｎｃｕｒｒｅｎｔｌｙｄｕｇｏｕｔｔｈｅｄｏｍｉｎａｎｔａｎｄｒｅｃｅｓｓｉｖｅ
来推荐标签。在ＢｉｂＳｏｎｏｍｙ数据集上测试表明该方法可行，实验效果与基于连续条件随机场模型、最大熵模型
方法对比显示了本模型推荐的标签更精准、更全面；本模型在标签推荐中表现出了良好的稳定性。
关键词：信息迷航；标签推荐；隐性标签；多阈连续条件随机场；最大似然估计中图分类号：ＴＰ３９１文献标志码：Ａ文章编号：１００１ — ３６９５（２０１３）０５．１３１２．０４
吴丹，苏一丹
（广西大学计算机与电子信息学院，南宁５３００００）
摘要：标签推荐系统的推荐结果质量不高，会影响和误导用户对资源的查找与定位，甚至引发信息迷航的现
象。为了提高推荐结果的准确度和覆盖度，提出的多阈连续条件随机场模型，不仅保持了条件随机场无须对数据作独立性假设且能避免标注偏执问题的优势，同时还使用标签间共现率、语义相似度和用户相似度三重阈提取特征，一并挖掘出显性和隐性标签，充分结合用户差异性，通过最大似然估计法迭代计算模型参数，建立模型