2026/3/22 13:10:45
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传统的视觉材料感知方法在视觉受损条件下常出现显著性能下降#xff0c;这促使研究转向非视觉多模态材料感知。然而#xff0c;现有方法通常采用简单的模态融合策略#xff0c;忽视了三个关键挑战#xff1a;模态特异性噪声、频繁的模态缺失问题#xff0c;以及不同…简介传统的视觉材料感知方法在视觉受损条件下常出现显著性能下降这促使研究转向非视觉多模态材料感知。然而现有方法通常采用简单的模态融合策略忽视了三个关键挑战模态特异性噪声、频繁的模态缺失问题以及不同任务中模态重要性的动态变化。这些局限导致其在多个基准任务中表现欠佳。本文提出鲁棒多模态融合框架TouchFormer通过模态自适应门控机制MAG与模态内外注意力机制实现跨模态特征的自适应集成增强模型鲁棒性。进一步提出跨实例嵌入正则化策略CER以提升细粒度子类别材料识别任务的性能。实验结果表明相较于现有非视觉方法TouchFormer在SSMC和USMC任务上分别实现2.48%和6.83%的分类准确率提升。真实环境机器人实验验证了该框架能有效增强机器人对环境感知与解析的能力为应急响应、工业自动化等安全关键场景的部署奠定基础。研究背景与动机材质感知是机器人与物体交互时的关键能力。传统的材质感知主要依赖视觉但在火灾现场、浓雾、黑暗工厂等极端环境下视觉方法往往会失效。因此转向非视觉的多模态感知如触觉听觉变得尤为重要。然而现有的非视觉多模态融合方法面临三大痛点1.数据非理想性现实环境中的传感器数据常伴随背景噪声或传感器故障导致数据被污染或缺失。时间未对齐不同模态声音、力觉、加速度的传感器采样率不同导致天然的时间错位难以对齐。融合策略简单现有方法通常简单地平均分配权重忽略了不同模态在不同任务中的重要性差异。为了解决这些问题作者提出了TouchFormer框架旨在实现鲁棒的多模态特征融合。TouchFormer框架TouchFormer是一个基于 Transformer 的多模态融合框架它接收可能含有噪声或不完整的多模态序列作为输入包括声音、法向力、摩擦力、加速度。 该框架主要由三个核心模块组成1.模态自适应门控模块 (MAG)从源头过滤噪声动态加权。2.模态内与模态间 Transformer 融合模块解决时间未对齐问题深度融合特征。3.跨实例嵌入正则化(CER)优化特征空间提升细粒度分类能力。图2本文提出框架的整体结构。TouchFormer接收带有噪声或不完整的多模态序列作为输入采用模态自适应门控机制MAG动态评估各模态数据质量随后通过模态内与模态间注意力机制在潜在空间中自适应融合跨模态特征无需显式对齐。最后通过跨实例嵌入正则化CER增强表征空间的清晰度与区分度从而提升表面材料分类的鲁棒性。模态自适应门控模块 (MAG)多模态数据本质上是有噪声的并且通常不完整导致不同模态提供的信息质量存在显着差异。然而传统方法通常平等对待所有模态这会导致噪声模态污染整体特征 。MAG 模块通过计算每个模态的“门控权重”来解决这个问题动态评估每个模态的质量过滤掉“坏数据”。对于每个模态输入 首先计算中间特征表示 接着生成门控权重 引入阈值 。如果某模态的权重 则视为噪声或无效信息被直接丢弃。最后通过 Softmax 归一化得到最终的重要性权重 最终加权后的特征 为模态间与模态内 Transformer 融合由于传感器采样率不同手动对齐既耗时又容易出错。作者采用了双重注意力机制在不进行显式时间对齐的情况下融合多模态特征。**Step 1: 模态间注意力 (Inter-modal Attention)**利用交叉注意力Cross-Modal Attention将源模态 的信息注入到目标模态 中 。在此处再次利用 MAG 计算出的权重 对注意力输出进行调制以进一步抑制不可靠模态的影响**Step 2: 模态内注意力 (Intra-modal Attention)**将跨模态特征与原始特征融合后进行自注意力计算捕捉模态内部的时间动态最后将所有处理后的模态特征拼接得到最终融合向量 。跨实例嵌入正则化 (CER)即使融合了多模态信息模型仍可能出现分类模糊。CER 基于对比学习原理利用全局监督信号约束嵌入空间解决类间混淆和类内分散问题提升细粒度分类效果。损失函数 构建跨实例对比损失 拉近同类样本的嵌入推远不同类样本其中 是相似度矩阵 是指示函数仅正样本对为1]。总损失 模型通过联合最小化分类损失 和 CER 损失 进行单阶段训练实验结果分析数据集LMTHM公开触觉数据集包含193种材质 ]。FISHM (自建)模拟火灾场景的数据集包含7类日常物体采集了声音、法向力、摩擦力和加速度。性能对比 (SOTA)在 LMTHM 数据集上TouchFormer 表现优异SSMC (已知材质分类)准确率 95.19%相比最佳基线提升 2.48%。USMC (未知材质分类)准确率 94.38%相比最佳基线提升6.83%。值得注意的是即便不使用视觉信息TouchFormer 的表现也接近使用了视觉、触觉等8种模态的 MMUSR 方法 (97.2%)。鲁棒性分析当人为移除某一模态如去掉声音或法向力时TouchFormer 的性能依然高于其他使用全模态的方法。在高斯噪声干扰实验中TouchFormer 展现出了最佳的抗噪鲁棒性。机器人真机实验在模拟的“火灾场景”中视觉被遮挡机器人利用 TouchFormer 成功完成了对易燃物和不易燃物的分类与分拣。如何学习大模型 AI 由于新岗位的生产效率要优于被取代岗位的生产效率所以实际上整个社会的生产效率是提升的。但是具体到个人只能说是“最先掌握AI的人将会比较晚掌握AI的人有竞争优势”。这句话放在计算机、互联网、移动互联网的开局时期都是一样的道理。我在一线互联网企业工作十余年里指导过不少同行后辈。帮助很多人得到了学习和成长。我意识到有很多经验和知识值得分享给大家也可以通过我们的能力和经验解答大家在人工智能学习中的很多困惑所以在工作繁忙的情况下还是坚持各种整理和分享。但苦于知识传播途径有限很多互联网行业朋友无法获得正确的资料得到学习提升故此将并将重要的AI大模型资料包括AI大模型入门学习思维导图、精品AI大模型学习书籍手册、视频教程、实战学习等录播视频免费分享出来。第一阶段10天初阶应用该阶段让大家对大模型 AI有一个最前沿的认识对大模型 AI 的理解超过 95% 的人可以在相关讨论时发表高级、不跟风、又接地气的见解别人只会和 AI 聊天而你能调教 AI并能用代码将大模型和业务衔接。大模型 AI 能干什么大模型是怎样获得「智能」的用好 AI 的核心心法大模型应用业务架构大模型应用技术架构代码示例向 GPT-3.5 灌入新知识提示工程的意义和核心思想Prompt 典型构成指令调优方法论思维链和思维树Prompt 攻击和防范…第二阶段30天高阶应用该阶段我们正式进入大模型 AI 进阶实战学习学会构造私有知识库扩展 AI 的能力。快速开发一个完整的基于 agent 对话机器人。掌握功能最强的大模型开发框架抓住最新的技术进展适合 Python 和 JavaScript 程序员。为什么要做 RAG搭建一个简单的 ChatPDF检索的基础概念什么是向量表示Embeddings向量数据库与向量检索基于向量检索的 RAG搭建 RAG 系统的扩展知识混合检索与 RAG-Fusion 简介向量模型本地部署…第三阶段30天模型训练恭喜你如果学到这里你基本可以找到一份大模型 AI相关的工作自己也能训练 GPT 了通过微调训练自己的垂直大模型能独立训练开源多模态大模型掌握更多技术方案。到此为止大概2个月的时间。你已经成为了一名“AI小子”。那么你还想往下探索吗为什么要做 RAG什么是模型什么是模型训练求解器 损失函数简介小实验2手写一个简单的神经网络并训练它什么是训练/预训练/微调/轻量化微调Transformer结构简介轻量化微调实验数据集的构建…第四阶段20天商业闭环对全球大模型从性能、吞吐量、成本等方面有一定的认知可以在云端和本地等多种环境下部署大模型找到适合自己的项目/创业方向做一名被 AI 武装的产品经理。硬件选型带你了解全球大模型使用国产大模型服务搭建 OpenAI 代理热身基于阿里云 PAI 部署 Stable Diffusion在本地计算机运行大模型大模型的私有化部署基于 vLLM 部署大模型案例如何优雅地在阿里云私有部署开源大模型部署一套开源 LLM 项目内容安全互联网信息服务算法备案…学习是一个过程只要学习就会有挑战。天道酬勤你越努力就会成为越优秀的自己。如果你能在15天内完成所有的任务那你堪称天才。然而如果你能完成 60-70% 的内容你就已经开始具备成为一名大模型 AI 的正确特征了。这份完整版的大模型 AI 学习资料已经上传CSDN朋友们如果需要可以微信扫描下方CSDN官方认证二维码免费领取【保证100%免费】