1.一种基于注意力机制的特征加强方法,其特征在于,包括如下步骤:步骤1,获取图像待加强的初始特征矩阵;步骤2,对初始特征矩阵进行特征强化处理,得到特征强化注意力加权后的第一特征矩阵;步骤3,对初始特征矩阵进行特征空间相关性的提取和处理,得到空间相关性注意力加权后的第二特征矩阵;步骤4,对初始特征矩阵进行特征通道相关性的提取和处理,得到通道相关性注意力加权后的第三特征矩阵;步骤5,将第一特征矩阵、第二特征矩阵、第三特征矩阵加权,得到加强特征矩阵。
2.根据权利要求1所述的基于注意力机制的特征加强方法,其特征在于,步骤2具体包括:步骤2.1,提取空间域信息:对初始特征矩阵的通道域进行一维平均池化,使大小为C*H*W的初始特征矩阵转化为大小为1*H*W的第一空间域矩阵;步骤2.2,放大特征的表征差异比例:对大小为1*H*W的第一空间域矩阵进行逐元素的平方操作,以将空间域特征的表征差异放大,得到第二空间域矩阵;步骤2.3,权重获取:采用Sigmoid激活函数处理第二空间域矩阵,得到大小为1*H*W的第一注意力权重矩阵,将第一注意力权重矩阵进行复制,得到大小为C*H*W的第二注意力权重矩阵;步骤2.4,加权计算:将第二注意力权重矩阵与初始特征矩阵进行逐元素相乘,得到大小为C*H*W且特征强化注意力加权后的第一特征矩阵。
3.根据权利要求1所述的基于注意力机制的特征加强方法,其特征在于,步骤3具体包括:步骤3.1,提取空间域信息:对初始特征矩阵的通道域进行一维平均池化,使大小为C*H*W的初始特征矩阵转化为大小为1*H*W的第三空间域矩阵;步骤3.2,矩阵向量化:对大小为1*H*W的第一空间域矩阵进行向量化操作,使1*H*W大小的第三空间域矩阵转化为1*(H*W)大小的第一特征向量;步骤3.3,特征空间相关性矩阵的获取与处理:将转置后的第一特征向量与自身做矩阵乘法,获得(H*W)*(H*W)大小的特征空间相关性矩阵,沿着特征空间相关性矩阵任一维度进行求和运算,得到大小为1*(H*W)的空间相关性向量,再将空间相关性向量还原为1*H*W大小的特征矩阵,即得到蕴含了全局信息的第四空间域矩阵;步骤3.4,权重获取:采用Sigmoid激活函数处理第四空间域矩阵,得到大小为1*H*W的第三注意力权重矩阵,将第三注意力权重矩阵进行复制,得到大小为C*H*W的第四注意力权重矩阵;步骤3.5,加权计算:将第四注意力权重矩阵与初始特征矩阵进行逐元素相乘,得到大小为C*H*W且空间相关性注意力加权后的第二特征矩阵。
4.根据权利要求1所述的基于注意力机制的特征加强方法,其特征在于,步骤4具体包括:步骤4.1,提取通道域信息:对初始特征矩阵的空间域进行二维平均池化并清除一个大小为1的维度,使大小为C*H*W的初始特征矩阵转化为大小为C*1的第二特征向量;步骤4.2,通道相关性信息的获取与处理:根据特征通道数确定通道相关性关注宽度C,并根据通道宽度C自适应地确认参数k,使用大小为k的卷积核对第二特征向量进行通道数不变的一维卷积操作,得到大小为C*1且蕴含了通道交互信息的第三特征向量;步骤4.3,权重获取:采用Sigmoid激活函数处理第三特征向量,获得大小为C*1的第五注意力权重矩阵,将第五注意力权重矩阵进行复制,得到大小为C*H*W的第六注意力权重矩阵;步骤4.4,加权计算:将第六注意力权重矩阵与初始特征矩阵进行逐元素相乘,得到大小为C*H*W且通道相关性注意力加权后的第三特征矩阵。
5.根据权利要求4所述的基于注意力机制的特征加强方法,其特征在于,步骤4.2中,所述根据通道宽度C自适应地确认参数k,具体为:式中,|·| odd 表示取距计算结果最近奇数的运算。
6.根据权利要求1所述的基于注意力机制的特征加强方法,其特征在于,步骤5中,所述加强特征矩阵具体为:X=a·X 1 +b·X 2 +(1-a-b)·X 3式中,X为经过特征加强处理后的加强特征矩阵,X 1 为第一特征矩阵,X 2 为第二特征矩阵,X 3 为第三特征矩阵,a、b为超参数。
7.一种基于注意力机制的特征加强装置,其特征在于,采用权利要求1至6任一项所述的方法进行图像特征加强,所述特征加强装置包括:特征矩阵获取单元,用于获取图像待加强的初始特征矩阵;特征强化单元,用于对初始特征矩阵进行特征强化处理,得到特征强化注意力加权后的第一特征矩阵;空间相关性强化单元,对初始特征矩阵进行特征空间相关性的提取和处理,得到空间相关性注意力加权后的第二特征矩阵;通道相关性强化单元,对初始特征矩阵进行特征通道相关性的提取和处理,得到通道相关性注意力加权后的第三特征矩阵;特征输出单元,用于将第一特征矩阵、第二特征矩阵、第三特征矩阵加权,得到加强特征矩阵并输出。
8.一种图像处理方法,所述图像处理为图像分类或目标检测或行为识别或实例分割,其特征在于,采用轻量级卷积神经网络进行图像处理,其过程为:步骤一、将目标图像输入到轻量级卷积神经网络;步骤二、基于轻量级卷积神经网络的网络结构,使用具有N*N卷积核的卷积块进行对目标图像的图像特征矩阵进行卷积处理;步骤三、在网络的反复卷积过程中,在每个卷积块中加入权利要求7所述的特征加强装置,进而在卷积层提取特征矩阵的过程中利用注意力引导特征构建;步骤四、基于轻量级卷积神经网络的网络结构,对最后一个卷积块与特征加强装置输出的特征矩阵按顺序使用1*1卷积操作和池化操作进行处理,提高特征的语义表达性;步骤五、将整合后的特征矩阵进行最后的处理,使之向任务要求的格式进行计算和转换,输出图像处理的结果。