基于多尺度复合卷积和图像分割融合的车道线检测算法

在车道线检测任务中，由于车道线的特点和获取更大范围感受野的需求，空洞卷积被广泛使用.然而，为了获取大范围信息，空洞卷积会造成卷积点附近信息的丢失.针对以上问题，提出了一种基于多尺度复合卷积和图像分割融合的车道线检测算法.首先将不同尺寸的空洞卷积、全卷积和标准卷积结合以弥补空洞卷积造成的信息丢失；然后通过语义分割和实例分割融合的图像分割融合模块来增强实例分割网络对全局特征的关注；最后，设计一个加权交叉熵损失函数对网络进行训练和优化.实验结果表明，算法在CULane数据集中的整体F1measure取得74.9%，整体性能优于比较算法，在多种挑战性环境中均有所提升.     

一种基于深度学习的实时视频图像背景替换方法

针对视频会话业务的实时性需求,提出一种轻量级深度学习网络模型实现视频图像的实时背景替换功能.网络模型包含语义分割和背景替换两个模块.语义分割模块整体架构采用编解码结构,编码端使用编码器模块、空洞卷积金字塔池化模块、注意力模块以及增益模块提取特征;解码端使用解码器模块、调整模块以及编码器模块恢复图像,再传入背景替换模块完成背景替换.该网络模型在本文设定的数据集训练后分割精确度达到94.1%,分割速度达到42.5帧/s,在实时性和准确性上达到较好的平衡,具有很好的实用效果.     

多尺度特征融合的图像语义分割

针对多尺度下的目标分割问题,提出了一种多尺度特征融合的图像语义分割方法.该方法改进了空洞空间金字塔池化(ASPP)模块,采用6种不同采样率空洞卷积并行架构增强了对输入图像信息的提取,该模块可以获取多尺度的卷积特征,从而进一步增强图像分割能力.通过在PASCAL VOC 2012数据集上进行训练和验证,达到了82.0%的平均像素准确率和71.9%的平均交并比.实验结果表明:通过改进空间维度上的ASPP模块,该方法可以达到良好的图像语义分割效果.     

基于DRA-UNet模型的超声图像分割方法

针对普通卷积运算无法关注重点区域、编码器无法有效提取全局上下文信息、简单的跳跃连接无法捕获显著特征,以及易导致分割图像分辨率降低、重要细节丢失、小物体信息无法被准确捕获等问题,提出基于膨胀率注意力机制的UNet(DRA-UNet)模型,并发展了基于此模型的超声图像分割方法．在UNet模型的基础上,引入膨胀率注意门和多尺度卷积(ConvMulti)模块．膨胀率注意门模块利用空洞卷积能得到更大的感受野,将编码器语义位置的局部区域像素联合到上采样区域,可以实现更加高效的跳跃连接．ConvMulti模块用来获取更加详细的高层特征信息,使编码器功能更强大．实验结果表明：本模型可以有效抑制图像噪声,大幅提高特征的表达能力,具有很强的鲁棒性,相比六种经典分割方法,所提出方法在交并比、F1分数和精度指标下分别达到72.25%,83.89%和97.47%.     

基于并联卷积神经网络的运动模糊去除模型

为了提取丰富的图像特征,提出了一种并联卷积神经网络模型．核心支路采用改进级联编解码器模块,在传统编码器路径中引入通道注意机制和塔式空洞卷积模块提取丰富的上下文信息,在模块间引入跳跃连接,以保留图像细节．并行支路采用基于塔式空洞卷积模块的改进递归残差组,在提取充足空间细节信息的同时能够将特征传递到网络深处,保存图像的精细纹理．最后在GoPro数据集和Kohler数据集上评估模型的性能．从实验结果可以看出该模型在主客观评价上都表现良好．     

基于感知注意力和轻量金字塔融合网络模型的室内场景语义分割方法

针对实验室场景理解时存在背景复杂、光照多变等问题，利用RGB信息与深度信息在场景理解中具有互补性的特点，提出了一种感知注意力和轻量空间金字塔融合的网络模型（Perception Attention and Lightweight Spatial Fusion Network,PLFNet）。在该模型的感知注意力模块中，利用RGB图像与深度图像在网络中的权重不同，以加权的方式实现深度信息对RGB信息的多级辅助；在轻量空间金字塔池化模块中，通过增加级联的空洞空间卷积，不但有效地聚集了多尺度特征，而且比传统空间金字塔池化模块的参数量减少了约92%，使RGB信息和深度信息的融合更充分。在两个室内场景公开数据集上的实验结果表明，该模型的表现均优于经典算法。消融实验结果表明，本文模型添加感知注意力模块和轻量空间金字塔池化模块后，平均交并比分别提高了4.3%和3.5%。最后，利用场景较复杂的生物实验室数据集进行测试，结果表明本文模型可以有效地实现对生物实验室的场景理解。     

多层次可选择核卷积用于视网膜图像分类

为了提高深度学习网络对糖尿病性视网膜病变识别准确率，针对光学相干断层扫描技术（optical coherence tomography，OCT）的视网膜图像分类研究，提出了一种基于可选择卷积核的网络模型，该模型能对多个尺度扩张率的卷积核之间进行自动选择操作。分割阶段生成多条路径，这些路径具有相同的卷积核但不同的扩张率，对应不同的神经元感受野大小；融合阶段将多条路径的信息进行组合和聚合，得到一个全局的、全面的选择权重表示；选择操作再根据2种权值自身相似性和相对相似性来选择权值。实验结果表明，该模型在2个视网膜公开的基准数据集OCT2017及SD-OCT上分别达到了95.39%，99.18%的分类结果。与目前已有的主流模型相比，该模型的实验结果在2个数据集上均有提升。     

基于注意力机制的人像分割方法

注意力机制能够挖掘与任务密切相关的重要信息并抑制非重要信息，在语义分割的深层特征表示中发挥着越来越重要的作用。本研究基于广泛应用的U-Net模型，提出了一种基于注意力机制的神经网络模型，针对边缘分割模糊的问题，将U-Net的压缩路径和扩展路径中的双卷积替换为卷积核选择模块，该模块允许网络的每一层根据输入信息进行自适应调整接受野的大小；另外，针对人像分割网络存在不同尺度的全局上下文信息被忽略的问题，采用多尺度预测融合的方法来利用不同尺度的全局信息，并采用双注意力模块汇总空间和通道两方面的注意力信息。大量实验表明，本文中方法的性能与U-Net、UNet++和Attention U-Net等网络相当或更好。     

基于卷积神经网络的细胞核图像分割算法

为了提高细胞核图像分割的精确性和鲁棒性,提出一种基于改进卷积神经网络的多尺度多层次双注意力图像分割算法.使用SE(Squeeze-and-Excitation)和改进的条纹池化SP(Strip Pooling)整合通道和空间上的信息权重代替传统U-Net编码的最后一层操作以提升对有用信息的关注.在级联路径,提出轻量级的Inception模块,在增加感受野的同时减少参数以获得多尺度的特征.编码和解码信息拼接之前结合注意力机制提高分割精度,使用残差块作为解码部分的基础层,并增加一个侧边输出结构提供多层次的信息.每一层的损失采用阶梯的方式相加,指导监督多层次模型更好的训练,提高模型准确率.在细胞分割数据集上的实验结果表明,该方法的交并比和相似性系数的精度分别达到85.72%和92.02%,和其他网络相比,分割效果更好.     

融合金字塔切分注意力模块的视杯视盘分割

视杯和视盘的垂直直径比是青光眼在临床诊断中的重要指标,为了更加准确地测量杯盘比,针对视网膜眼底图像中的视盘和视杯分割精度的问题,提出了一个改进后的端到端的U型卷积神经网络框架,采用Resnet 34作为新的编码部分,并在每一个编码层的末端引入金字塔切分注意力PSA模块以提取更多的有效特征信息。同时使用1×1卷积代替3×3卷积来简化解码结构,并且使用一个3×3卷积与一个通过跳跃连接的1×1卷积结构取代跳跃连接。该网络模型在内部数据集上完成训练后,在DRISHTI-GS数据集进行测试,对视盘和视杯的分割结果在Dice和IOU上分别表现为97.61%和95.32%,92.91%和86.75%,证明了该模型具有良好的泛化性。     

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。     

基于密集多尺度特征和双注意力模块的皮肤病变分割

针对皮肤病变分割任务中病变区域大小不一、形状各异、内部像素差异大、边界模糊、周围存在气泡等问题,提出了一种基于密集多尺度特征和双注意力模块的U型分割网络DDAnet。该网络中的DenseASPP模块通过密集连接多个空洞卷积层来获取丰富的多尺度信息,同时由通道注意力模块（CAM）和位置注意力模块（PAM）构成的双注意力模块通过编码全局上下文信息,在通道和位置上对特征图进行重新配准,实现对相关特征的强调和对无关特征的抑制。两个模块并行连接、共同作用以提高分割精度。在ISIC2018数据集上,DDAnet的准确率（Acc）、Jaccard相似系数（JI）、Dice系数（DC）、敏感度（Sen）和特异性（Spec）指标值分别为96.75%、85.00%、91.36%、91.82%和97.42%,分割结果优于其他的分割网络,并且对于极具挑战的病例,DDAnet仍然能够产生准确、可靠的分割结果,说明其具备在临床诊断中辅助医生进行皮肤病变分割的潜力。     

一种轻量化非结构化道路语义分割神经网络

非结构化道路由于没有明显车道线且道路特征多、地域差异大，现有的结构化道路分割方法无法满足非结构化道路分割在实际应用中的实时性与准确性要求．为了解决上述难点，本文基于DeepLabv3+网络提出一种G-lite-DeepLabv3+网络结构，使用Mobilenetv2网络替换解码器中的Xception特征提取网络，并通过在Mobilenetv2网络与空洞空间金字塔池化模块中使用分组卷积替换普通卷积，且有选择地取舍批规范层来减少参数量，在不影响精度的同时提升分割效率．同时针对非结构化道路在图像里分布位置相对较固定的特点，引入注意力机制对高级语义特征进行处理，提升网络对有用特征的敏感度与准确性．选用与我国非结构化道路路况相似的印度道路驾驶IDD进行训练，并与其他经典语义分割网络进行实验对比，结果表明，相比于其他网络，本文提出的G-lite-DeepLabv3+准确率与实时性均表现较好、误分割与边缘清晰度均好于对照网络；与经典算法进行对比，平均交并比mIoU提升1.3%，平均像素精度提升6.2%，帧率提升22.1%.     

基于VGG16预编码的遥感图像建筑物语义分割

深度卷积神经网络在遥感图像语义分割研究上开创了新的领域。利用改进的U-net模型对建筑物区域进行像素级提取,可获取其轮廓和尺寸信息。利用强可迁移性的VGG16网络作为U-net模型的编码器,并利用基于空洞卷积的级联并行模块提取多尺度的高层语义信息,同时使用转置卷积实现上采样,逐步还原分割细节。实验采用了加权组合的Jaccard损失和二元交叉熵损失作为总损失函数。实验结果表明了改进的U-net模型对遥感图像中建筑物的分割提取具有更高的精度,均像素精度(MPA)、均交并比(MIoU)和F_1分数分别为92. 16%、78. 55%和84. 81%。改进模型的F1分数比Deep Labv3+模型高4. 8%,比标准U-net模型高8. 3%。     

基于改进I-Attention U-Net的锌浮选泡沫图像分割算法

针对泡沫图像的高度复杂性导致其难以被准确分割的难题,本文提出了一种新的I-Attention U-Net网络用于泡沫图像分割.该算法以U-Net网络作为主干网络,使用Inception模块替换第一卷积池化层来提取泡沫图像的多尺度、多层次浅层特征信息;引入金字塔池化模块,通过对不同尺度的特征图求和来提升分割效果;并对自注意力门控单元进行改进,使注意力单元更适合于浮选泡沫图像的分割,强化深层特征的重要性并对不同尺寸的泡沫边界进行强化学习.研究结果表明：本文所提出算法的Jaccard系数为91.73%,Dice系数为95.66%.与同类其他分割算法结果相比,Jaccard系数及Dice系数分别提高了1.59%、0.88%.该模型能够较好地对锌浮选泡沫图像进行分割,解决欠分割与过分割的问题,为后续的泡沫特征提取奠定基础.此外,该方法检测时间和模型参数少,具备可以部署在工业现场计算机的能力,有一定的实际应用价值.     

基于深度学习的油页岩CT图像有机质识别分割方法研究

【目的】油页岩中有机质的密度远低于其他岩石基质，因此，在CT图像中有机质的灰度值往往接近于孔隙裂隙的灰度值，从而在图像中表现为灰度值差异不明显，有机质和岩石的边界模糊等问题。【方法】为了精准识别分割出油页岩CT图像中的有机质，对深度学习领域的图像分割方法进行研究，并自主搭建了描述有机质分割的OM-Unet语义分割网络架构。通过在传统Unet模型中引入混合空洞卷积模块、由粗到精的部署策略和轻量化自适应特征融合模块，利用卷积神经网络识别分割油页岩CT图像中的有机质，并结合MIoU等评价指标对其分割效果进行评估。【结果】OM-Unet模型的MIoU为80.66%,相较于三相分割方法、Unet、CBAM-Unet、DeepLabV3、HDC-Unet和LAFF-Unet模型分别增加了8.01%、17.68%、9.5%、2.54%、2.83%和9.13%.OM-Unet模型的MPA为89.16%,相较于三相分割方法、Unet、CBAM-Unet、DeepLabV3、HDC-Unet和LAFF-Unet模型分别增加了12.85%、20.62%、15.82%、8.81%、9.55%和15.34%.【...     

结合拆分注意力特征融合的病理图像分割网络

针对卷积神经网络在执行病理图像分割任务时,特征提取单一导致分割性能较差的问题,提出了一种结 合拆分注意力跨通道特征融合的病理图像分割网络。首先以UNet为基本结构,设计了空洞拆分注意力模 块来提取并融合病理图像上细节特征,以增强通道间的特征交互能力,提高分割精度。其次,设计了深 度残差可分离幻影模块,在解码特征融合阶段有效获取足够丰富的特征图。最后在公开数据集DSB2018、 MoNuSeg上实验,其灵敏度分别为90.13%、89.23%,准确率分别为92.89%、92.51%。为进一步验证算 法有效性,将来自合作单位的病理图像自制成数据集ColonCancer,其灵敏度和准确率分别为90.15%、 89.94%。实验结果表明,该方法相较于UNet、ResUNet、GhostUNet、TransUNet等算法有效提升了病理 图像分割性能,并对实现不同组织病理图像的分割任务具有一定参考价值和意义。     

UConvTrans:全局和局部信息交互的双分支心脏图像分割

心脏核磁共振成像(MRI)具有噪声多、背景和目标区域相似度高、右心室形状不固定、呈月牙形或扁圆形等特点，虽然基于卷积神经网络的U型结构在医学图像分割中表现出色，但由于卷积本身的局部运算特性，提取全局信息特征能力有限，所以很难提升在心脏MRI上的分割精度.针对上述问题，提出一种全局和局部信息交互的双分支网络模型(UConvTrans).首先，利用卷积分支和Transformer分支提取局部特征和建模全局上下文信息，能够保留细节信息并抑制心脏MRI中噪声和背景区域的干扰.其次，设计了融合卷积网络和Transformer结构的模块，该模块将二者提取的特征交互融合，增强了模型表达能力，改善了右心室的分割精度，而且避免了Transformer结构在大规模数据集上预训练，可以灵活调节网络结构.此外，UConvTrans能有效地平衡精度和效率，在MICCAI 2017 ACDC数据集上进行验证，该模型在模型参数量、计算量仅为U-Net的10%、8%的情况下，平均Dice系数比U-Net提高了1.13%.最终，在其官方测试集上实现了右心室92.42%、心肌91.64%、左心室95.06%的Dice系数...     

融合注意力空洞卷积和Transformer的矿石图像分割

在金矿研磨过程中,矿石粒度大小对后期黄金冶炼起着至关重要的作用,是一个不可忽略的关键参数。为解决图像分割中多数矿石表面不规则、棱角多,粘连等问题,通过结合注意力与多尺度空洞卷积的Vit Transformer模型研究了矿石图像分割。首先使用ResNet34作为下采样主干,增强对金矿石的特征提取能力;其次采用Transformer模块解决长距离依赖问题,融合复合通道注意力空洞模块提升网络对金矿石边缘特征的提取能力,提高了网络的抗干扰能力并扩大感受野。实验结果表明：本文算法准确率达到95.84%,Dice系数达到94.69%,交并比(IoU)达到90.39%,错误率低至7.83%。与其他算法对比,本文方法精度、Dice系数、IoU更高,可以较好地完成矿石图像分割任务。     

改进型DeepLabV3+的糖尿病眼底病变分割

针对糖尿病视网膜眼底病变多类分割难及小病灶识别率低的问题,提出一种融合注意力机制与改进型DeepLabV3+的糖尿病视网膜眼底病变多类病症分割方法．该方法首先通过使用MobileNetV2网络提取病灶特征,减少参数量并提高算法训练速度;接着通过优化空洞空间卷积金字塔池化中的空洞卷积层数与空洞率,以提高捕获小病灶特征的能力;然后基于DeepLabV3+网络模型进行改进,借助坐标注意力机制感知病灶方向和位置信息,从而提高识别精度;最后采用FGADR和IDRiD数据集分别训练和测试所提出的模型．实验结果表明：所提出方法的平均交并比(MIoU)指标为73.75%,具有较高的分割精度,验证了模型有效性．