Научно-исследовательский семинар "Технологии компьютерного зрения"

Бакалавриат 2020/2021

Статус: Курс по выбору (Программная инженерия)

Направление: 09.03.04. Программная инженерия

Кто читает: Департамент программной инженерии

Где читается: Факультет компьютерных наук

Когда читается: 4-й курс, 1-3 модуль

Формат изучения: без онлайн-курса

Преподаватели: Ганичев Антон Александрович

Язык: русский

Кредиты: 3

Контактные часы: 44

Полная версия программы учебной дисциплины Задать вопрос

Аннотация

Компьютерное зрение - это раздел искусственного интеллекта связанный с извлечением информации из изображений. Он включает методы позволяющие производить обнаружение, отслеживание и классификацию объектов на изображениях а так же в видеопотоке. Технологии компьютерного зрения находят применение в - Робототехнике: промышленные роботы, автономные транспортные средства; - Системах безопасности: контроль доступа, распознавание лиц, обнаружение подозрительного поведения; - Здравоохранении: анализ медицинских изображений, топографическое моделирование; - Системах взаимодействия и дополненной реальности: поиск по изображениям, аннотация, ввода информации В последние годы в области компьютерного зрения достигнут значительный прогресс. Он связан с прежде всего с технологиями глубокого обучения (Deep learning) и в частности с использованием свёрточных нейронных сетей (Convolutional Neural Networks) которые и будут изучаться в рамках данного семинара.

Цель освоения дисциплины

Обеспечить студентов базовыми знаниями о технологиях применяющихся для анализа изображений и видео
Заложить основы знаний об архитектурах и способах обучения сверточных нейросетей (CNN)
Познакомить студентов с основными программными и аппаратными средствами применяющимися для создания и обучения CNN

Планируемые результаты обучения

Понимать принцип работы линейного классификатора, знать алгоритмы kNN, SVM
Понимать принцип работы сверточной нейросети. Знать алгоритм обратного распространения.
Уметь самостоятельно обучить нейросетевой классификатор.
Знать принцип работы основных алгоритмов детектирования объектов.

Содержание учебной дисциплины

Анализ изображений.
История компьютерного зрения. Задачи возникающие при анализе изображений. Визуальные данные. Задача классификации: метрики оценки качества, метод k - ближайших соседей (K-nearest neighbor)
Линейный классификатор.
Классификации изображений с помощью линейного классификатора. Функции потерь (Loss Function) на примере SVM-Loss. Обучение методом градиентного спуска, регуляризация, сross entropy loss.
Классификатор на основе нейронной сети
Полносвязанная нейронной сети. Функции активации. Алгоритм обратного распространения ошибки(Backpropagation). Свёрточные нейросети (Convolutional Neural Networks).
Сверточная нейронная сеть.
Операция свертки, параметры сверточного слоя. Способы инициализации весов, Batch normalization, Оптимизаторы.
Архитектуры СNN
Архитектуры сверточных сетей: VGG,GoogleNet ResNet. SeNet, EfficientNet. Анализ количества потребляемых ресурсов. Быстрые свертки.
Работа с реальными данными
Выбор метрики, дисбаланс датасета, Переобучение, Аугментация данных, Перенос обучения (TransferLearning). Контроль за процессом обучения.
Генеративные модели
Обучение без учителя. Автоэнкодеры. GAN. Visual Transformers (дополнительно).
Обучение на малом объёме данных
One/Few shot learning . Вектор-признак (embedding). Сиамские сети, TripletLoss, распознавание лиц.
Сегментация изображений.
Виды сегментации, модели для сегментации, функции потерь. Fully Convolutional Network, TransposeConvolution, Atros convolution, Spatial pyramid pooling. Датасет COCO.

Элементы контроля

Доклад
Выполненные в ходе подготовки доклада эксперименты могут быть зачтены в качестве выполнения практических задач (см. пункт "Работа на семинаре"). Оценка за дисциплину выставляется в соответствии с формулой оценивания от всех пройденных элементов контроля. Экзамен не проводится.
Работа на семинаре
Включает: участие в обсуждении, ответы на вопросы и выполнение практических заданий (см пример).
Контроль посещаемости

Промежуточная аттестация

Промежуточная аттестация (3 модуль)
0.7 * Доклад + 0.1 * Контроль посещаемости + 0.2 * Работа на семинаре

Программа дисциплины