基于域适应对抗网络的眼底图像联合分割方法

由于数据集之间存在域偏移问题,基于深度学习的语义分割网络在不同数据集之间进行视盘视杯分割性能存在很大差异,这使得不同的医学站点之间进行精确的图像分析和诊断具有一定的挑战性。针对这一问题,提出了一种U-Net结合域对抗网络(domain adversarial via U-Net network, DAUNet)的无监督域适应视盘视杯联合分割方法,并在视盘视杯分割领域取得了不错的性能。首先,利用对抗思想结合目标数据先验特征信息生成与目标数据集相似的数据,预先调整网络参数;其次,通过对抗学习源域和目标域的域变特征,从而降低域偏移的影响,提高分割性能。在REFUGE、Drishti-GS和RIM-ONE-r3共3个数据集之间进行跨数据集的域适应实验和消融实验。实验结果表明,DAUNet网络在以REFUGE作为源域,RIM-ONE-r3作为目标域上视杯的Dice系数,视盘的Dice系数和CDR的绝对错误率分别为0.648 6、0.789 8、0.072 5,优于CADA的分割结果。在消融实验中,视盘分割和视杯分割在有对抗下分别优于无对抗8.00%、4.59%。提出的U型域对抗网络综合了U-Ne...     

新型架构下的密集网络在肺部影像的分割研究

在医学图像分割领域中,肺实质的分割对肺结节检测有着至关重要的作用,在考虑到模型参数量的情况下 追求更高的精度一直是研究热点之一;为此提出了新的三层密集卷积神经网络 DA-UNet,首先用密集卷积模块代 替在传统 U-Net 使用的普通 3×3 卷积,利用密集卷积特征重用特点,加强了网络的特征提取能力。 再者在没有太 过影响分割网络精确度的前提下加以修剪,减少了上下采样次数,减少不必要的算力消耗。 此外,使用了注意力门 (Attention gate),加强了跳跃连接中高底层信息融合效果,并且使用空洞空间金字塔池化( Atrous spatial pyramid pooling),模型加入了不同尺度的特征信息,进一步加强图像中任务相关的区域特征,有效减小噪声干扰,提高网络 分割精度。 通过实验证明:三次上下采样改进模型的参数量只有传统四次上下采样的 75. 2%左右,但是分割效果 没有太大的影响,用 LUNA 竞赛肺部影像数据集进行了分割验证,实验结果在测试集上的准确率达到了 0. 991,而 IoU 则为 0. 961,比起传统 U-Net 的评价指标 IoU 提升了 2. 9%;在泛化实验的肝脏图像中,DA-UNet 的 IoU 稳定在 0. 929 左右,而 U-Net 稳定在 0. 838 左右。 这些结果证明了改进的 U-Net 有更佳的分割效果。     

采用双支路和Transformer的视杯视盘分割方法

视网膜血管复杂且背景与视杯视盘区域相似,是造成视杯视盘分割精度不高的原因。为了更加准确地分割视杯视盘,设计了一种具有双支路特征融合的分割网络。网络主支使用Transformer对特征进行提取,弥补了卷积运算在建立远程关系方面存在的不足。采用多个模块来融合浅层空间特征与高级语义特征：尺度感知-特征融合模块(SCA-FFM)用于从高层次特征中收集视盘和视杯的语义和位置信息;识别模块(IM)利用注意力机制减少低层次特征中存在的错误信息和噪声,增强空间细节特征的提取;使用图卷积域-特征融合模块(GCD-FFM)将高级语义特征和低级特征进行融合,使特征图同时具有全局和局部信息。对比实验表明,本文方法表现出更好的分割效果,且具备良好的泛化能力。     

基于多尺度特征的视盘分割方法

针对视盘、视杯分割任务中,由青光眼病变引起目标大小显著变化导致的错误分割问题,提出一种使用更轻量级的编码器-解码器网络,并引入金字塔池化模块,通过网络丰富的感受野捕捉更多上下文特征,丰富尺度特征,充分利用全局信息.在数据集RIM-ONE v.3上进行多组对比实验和评估,实验结果表明,该方法对视盘分割的平均交并比为0.908, Dice系数为0.958,均方误差为0.002,比现有算法各项指标性能均有提高.     

多模态3D CNN脑部胶质瘤分割方法

目的 由于大多数脑部胶质瘤边界有水肿且内部结构复杂,分割胶质瘤及瘤内结构难度较大。提出一种新的基于多模态MRI 3D卷积神经网络(CNN)脑部胶质瘤及瘤内各结构的自动分割算法。 方法 首先,标准化由T1、T1c、T2、FLAIR 4个MRI模态组成的输入图像。其次,构建10个卷积层、2个全连接层的3D CNN。卷积层采用3×3×3 的3D 卷积核;全连接层采用PReLu激励函数,并结合dropout技术防止过拟合。结果 构建的3D CNN分割胶质瘤和瘤内各结构精度高,与专家手动分割的结果接近。结论 实验结果表明,构建的多模态3D CNN能够准确的分割MRI多模态图像脑部胶质瘤及瘤内各结构,具有重要的临床意义。     

多尺度空洞卷积金字塔网络建筑物提取

为改善现有深度学习方法获取图像特征尺度单一、提取精度较低等问题,提出多尺度空洞卷积金字塔网络建筑物提取方法。多尺度空洞卷积金字塔网络以U-Net为基础模型,编码-解码阶段采用空洞卷积替换普通卷积扩大感受野,使得每个卷积层输出包含比普通卷积更大范围的特征信息,以利于获取遥感影像中建筑物特征的全局信息,金字塔池化模块结合U-Net跳跃连接结构整合多尺度的特征,以获取高分辨率全局整体信息及低分辨率局部细节信息。在WHU数据集上进行提取实验,交并比达到了91.876%,相比其他语义分割网络交并比提升4.547%～10.826%,在Inria数据集上进行泛化实验,泛化精度高于其他网络。结果表明所提出的空洞卷积金字塔网络提取精度高,泛化能力强,且在不同尺度建筑物提取上具有良好的适应性。     

基于注意力与多尺度的4类脑电信号解码

为了增加主动式脑-机接口（BCI）指令集的数量,提出了一种基于运动想象和言语想象的时序编码实验范式。通过将1个运动想象和1个言语想象分时序进行,获得了4类想象方式：1）运动想象;2）言语想象;3）先运动想象再言语想象;4）先言语想象再运动想象。针对上述实验范式的脑电信号设计一种基于注意力与多尺度神经网络（AMEEGNet）：首先通过一个空洞卷积和三个不同大小尺度的二维卷积提 取信号的鲁棒性时间表示;然后使用深度卷积和可分离卷积提取空间特征和频域特征;此外,在模型中添加挤压激励模块,以自适应提取具有高分类精度的特征;最后采用一个具有全连接的网络层进行分类。该模型在拥有四类想象的时序编码实验数据集上获得了71.1%的平均准确度,且在同一数据集上EEGNet,MMCNN,Shallow ConvNet,TSGL-EEGNet分别取得57.9%,60.5%,68.3%,68.4%的精度,可见所提模型识别准确率最高。     

基于双编码路径融合和双向ConvLSTM的神经元图像分割

目标分割是神经元图像分析中必不可少的步骤之一，分割的准确性会直接影响到神经元图像分析和重建的质量。在面对结构边界模糊、存在弱噪声或弱纤维信号的神经元图像时，已有的分割方法依然存在误差较大、识别信号不准等问题。为了解决这些问题，基于神经元的特征，本文提出一种基于双编码路径融合和双向ConvLSTM的深度学习网络(DFC-Net)用于神经元图像分割。首先，网络在编码器阶段采用双编码路径提取特征，其中第一路编码路径采用基于空洞卷积的密集连接网络作为固定特征提取器，第二路编码器采用深度残差网络作为特征提取网络；接着，使用密集连接ASPP网络作为桥梁连接编码器和解码器；最后，在跳跃连接中使用双向ConvLSTM结合编码器和解码器，在解码器阶段引入融合网络以融合2个编码器提取的特征，从而增强空间信息的传播。多组对比实验结果显示，本文提出的网络有效地提高了电子显微镜神经元图像的分割精度，在ISBI-2012和SNEMI3D数据集上的Sen、Dice分别达到0.952 7、0.958 9和0.941 6、0.912 7,平均准确率相比于其他U-Net变体网络提高2.93%。     

ASR-UNet:一种基于注意力机制改进的视网膜血管分割算法

针对现有算法因视网膜图像中血管细小和光照等因素导致的分割精度低的问题,在U-Net的基础上进行改进,提出了一种能够较好地提取血管结构的算法模型ASR-UNet。首先,在编码和解码阶段使用了SE-Resnet结构,引入通道注意力机制对血管细微结构进行通道增强,之后在跳跃连接部分使用了AG模块对血管细微结构进行空间增强,提高网络模型对血管细微结构的分割能力。在公开数据集DRIVE和CHASE_DB1上验证了本文的算法,在评价指标Acc上分别为0.969 7和0.965 7,在敏感性上分别为0.804 4和0.767 3,在特异性指标上为0.985 9和0.986 6。实验结果表明,近年来的视网膜血管分割算法相比,本文提出的算法在性能有更好的表现。     

基于Xception的座位状态检测模型

提出一种基于深度可分离卷积Xception的轻量级座位状态检测模型.该模型运用实例分割框架FCIS进行图像预处理,以减少无效信息.模型由输入层、9个卷积层、3个池化层、2层全连接层和输出层组成,将由深度可分离卷积提取得到的初级特征、中级特征和高级特征进行融合后,输入至全连接层进行全局特征整合.在相关数据集上使用该模型和常用模型进行实验,结果表明,该模型的识别精度为91%,高于Xception模型的89%、ResNet-50模型的85%以及基于人脸识别座位状态检测的82%.     

基于Debseg-Net的岩屑图像语义分割

岩屑的岩性识别是地质工作中的一项重要内容。为解决传统人工鉴别岩性的低效问题和通用机器学习模型在岩屑岩性识别上的不适用性：包括准确率欠佳、网络参数冗杂、网络效率低下,针对岩屑图像的特征设计了一种岩屑图像的语义分割网络Debseg-Net,该网络采用编解码结构,卷积与转置卷积结合实现对岩屑图像特征的提取与像素级分类,采用深度可分离卷积减少参数量从而可进一步加深网络,使用跳级连接避免迭代过程中的信息丢失。同时提出了一种高效的岩屑图像自标记方法。经多次实验,Debseg-Net在以10口探井收集的640张共计5类岩屑图像数据集上,识别准确率达到98.43%,平均交并比达到90.01%,领先同类型分割网络2.59至7.04个百分点,在实现数字化岩屑录井进程中提供了方法。     

基于残差U-Net网络的染色体图像分割方法

针对染色体识别的难题,提出一种基于残差U-Net网络的染色体图像分割方法.以残差网络和U-Net网络为基础简化深层网络的训练,利用丰富的跳跃连接促进信息传播;通过将U-Net网络底层的卷积层替换成不同尺度的空洞卷积,保持特征空间分辨率不变的同时扩大特征感受野,实现多尺度感受野提取图像特征的同时减少特性信息的丢失;压缩路...     

基于改进SegNet模型的遥感图像建筑物分割

针对原始SegNet网络模型存在的参数数量多、 梯度不稳定及分割精度低等问题, 提出一种通过构建SegNet与带残差的bottleneck块、 深度可分离卷积以及跳跃连接结构相结合的改进模型. 在航空和卫星遥感图像数据集上进行实验的结果表明, 改进后的网络模型在精确率、 召回率及F₁值等性能评价指标上均获得更优结果, 表明改进的网络模型在遥感图像建筑物分割任务中有良好的实用价值.     

基于改进U-Net的零件缺陷分割标注

提出一种以U-Net为基础，依据零件缺陷的特点对网络进行一系列改进的模型，以提升网络对零件缺陷的分割精度.首先在U-Net结构中的编码阶段，使用改进的残差网络Res2Net提高该阶段的特征提取能力；然后在网络编码器与解码器的中间部位增加空洞卷积，在不改变特征图尺寸的情况下增加感受野，降低误检率与漏检率；最后在U-Net的输出阶段与Mini U-Net进行结合，对原本的输出结果进行二次补丁，提高对微小缺陷的检测精度.实验结果表明，对MVTec数据集进行分割的F1-Score分数达到87.21%，时间为0.017 s，达到了良好的检测效果.     

基于全尺度跳跃连接的视网膜血管分割算法

为了解决经典分割算法对于视网膜血管分割精度不够的缺陷,通过将U-net3+(全尺度连接U形网络)应用于视网膜微血管分割,并加以改进来提高分割精度.首先利用U-net3+中的全尺度跳跃连接,提取更多尺度的视网膜微血管特征.针对细小血管难以捕捉的问题,将网络中的普通卷积换成可变卷积,它可以根据血管的形状、大小改变感受野的大...     

多特征融合的道路场景语义分割算法

为提升道路场景语义分割的性能以及实际应用性,本文将传统的图像处理算法与深度学习技术相结合,提出了一种多特征融合的轻量级道路场景语义分割网络模型。该模型首先利用颜色空间转化、图像均衡化、边缘检测等算法来对图像多种特征信息进行增强;其次,以深度可分离卷积为基本单元搭建高效率特征提取结构,对特征增强后的图像进行信息融合和提取,并结合跳层上采样操作完成初步分割;最后,引入边缘检测支路来对分割图像的目标边界信息进行细化,保障网络高精度分割。通过实验结果表明,所提网络在分割精度、计算效率上得到了较好的平衡,同时,在实际变电站道路场景应用中,该网络也能实现高效语义分割,为巡检机器人提供有效的道路信息。