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.     

基于多尺度全卷积与CRF的路面裂缝检测算法

针对已有路面裂缝检测算法对细小特征提取不够完善,并且未考虑到全局信息的问题,提出一种具有全局信息的多尺度全卷积神经网络路面裂缝检测算法。该算法融合了3个具有不同空洞卷积率的单尺度空洞卷积,构成多尺度空洞卷积,在不丢失分辨率的情况下扩展感知范围,减少参数计算量。利用反卷积层融合深层信息与浅层信息来扩充图像细节。最后将网络与一个条件随机场实现端到端的连接以计算损失值,优化处理结果。算法可有效避免特征丢失,实现多尺度裂缝感知,并对全局像素信息进行传递。模型在8 048张数据集上进行训练,在200张测试集上取得的交并比为80.3%,平均准确度为96.9%,查准率为69.7%,召回率为91.7%,实验结果表明多尺度全卷积与条件随机场算法优于经典全卷积算法。     

基于U-Net多尺度和多维度特征融合的皮肤病变分割方法

针对皮肤病变区域尺度不同和形状不规则, 传统U-Net网络方法缺乏从不同尺度分析目标的鲁棒性, 并在提取图像高层语义特征时丢失部分空间上下文信息而影响后续分割精度等问题, 提出一种基于U-Net多尺度和多维度特征融合的医学图像分割方法. 首先, 用空洞卷积融合不同尺度的空间上下文信息; 其次, 用通道上下文信息融合模块提取特征图各通道间的权重信息; 最后, 将特征图中的多尺度和多维度信息进行融合, 以保留更多的空间上下文信息. 实验结果表明, 该方法在皮肤病变数据集上对皮肤病变区域进行分割的分割效果较好.     

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%。     

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．     

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。     

具有全局特征的空间注意力机制

为了获得卷积神经网络特征图中不同特征点之间的长距离依赖关系,使卷积神经网络更好地区分前景目标和背景信息,提出了一种具有全局特征的空间注意力机制。通过通道融合层将多通道的原始特征图组合成单通道的特征融合图,消除了通道间信息分布对获取空间注意力权重的影响;将特征融合图经过全局特征获取处理,获得能够反应特征融合图中某个特征点与特征融合图中所有点之间相关性的全局特征图;全局特征图与初始值为0的可学习变量相乘,并且通道域复制自身大小为原始特征图大小,扩展后的全局特征图与原始特征图对应元素相加,获得具有注意力机制的特征图。在不同卷积神经网络中加入具有全局特征的空间注意力机制后,实验结果：在脑电波二分类任务中,算法分类准确率最高提升了0.839%;在CIFAR-10数据集多分类任务中,算法分类准确率最高提升了0.484%;在夜间车辆单类别检测中,在交并比阈值大于0.5的平均精度值评判标准下算法最高提升了3.860%,在交并比阈值大于0.75的平均精度值评判标准下算法最高提升了11.726%;在voc2007数据集多类别检测中,在交并比阈值大于0.5的平均精度值评判标准下算法最高提升了0.778%,在交并比阈值大于0.75的平均精度值评判标准下算法最高提升了1.232%。     

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...     

基于多尺度注意力的皮肤镜图像自动分割算法

针对现有的皮肤镜图像分割算法存在边缘分割时效果较差和对中小目标的识别能力较弱等问题。本文提出了一种基于多尺度注意力融合的分割网络MAU-Net(Multi-scale attention U-Net)。MAU-Net网络是以U-Net网络为基础的分割模型,通过本文设计的多尺度注意力模块(MA),在特征提取时融合不同层次的特征,并将重要的目标特征给与一定的权重,从而使网络能更快和更精准的分割出目标区域。实验结果显示,在ISIC2017数据集上平均交并比(MIOU)、精确度(PRE)和kappa值分别为83.61%、93.58%和81.70%,性能比U-Net分别提高了5.27%、2.01%和6.83%;并在ISIC2017挑战赛数据集上进行了消融实验,实验结果验证了MA模型有助于网络性能的提升。本文提出的MAU-Net网络在皮肤病变分割任务中表现优异,同时具有良好的泛化性能。     

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...     

基于空洞卷积和特征融合的单阶段目标检测算法

针对SSD多尺度目标检测过程中存在的目标漏检和错检问题,提出了一种融入多维空洞卷积和多尺度特征融合的目标检测算法。在卷积神经网络输出的多尺度特征中,浅层具有更多的细节信息,深层具有更多的语义信息,根据这一特点,对浅层网络采用了3种多维空洞卷积的浅层特征增强模块,获得具有语义信息的特征图,将增强后的特征图进行下采样,融合不同层的特征;同时在深层网络引入通道注意力模块,对通道进行权重分配,抑制无用信息,提高目标的检测性能。研究结果表明：该算法在PASCAL VOC数据集上检测精度为79.7%,比SSD算法提高了2.4%;在KITTI数据集上检测精度为68.5%,比SSD算法提高了5.1%,检测速度达到了实时性的要求,有效地改善了目标的漏检和错检。     

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%.     

基于卷积神经网络的肺野分割和肺炎筛查

由于X光胸片影像受到各类组织阴影及病灶的影响,目前肺野分割算法的结果往往存在空洞或者边缘不光滑等问题。针对此类问题,该文提出了一种基于多尺度卷积和特征金字塔的肺野分割网络,此网络利用多尺度卷积模块和多尺度特征融合模块提取和融合多尺度特征,在JSRT数据集上PA和Dice指标分别达到98.76%和97.94%,在Montgomery数据集上PA和Dice指标分别达到了98.96%和97.85%。该文将肺野分割网络进一步应用到肺炎筛查任务中,提出了一种基于肺野分割的数据增强方法,该方法通过分别“擦除”左右肺部的随机区域增加了样本的多样性,从而提高了肺炎分类任务的准确率。实验表明,这种数据增强方法可以将新冠肺炎检出率至少提高2.2%。     

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。     

基于多尺度融合增强的服装图像解析方法

基于卷积神经网络中的各个层次特征,提出了一种基于多尺度融合增强的服装图像解析方法。通过融合增强模块,在考虑全局信息的基础上对包含的语义信息和不同尺度特征进行有效融合。结果表明：在Fashion Clothing测试集上的平均F1分数达到60.57%,在LIP（Look Into Person）验证集上的平均交并比（mean intersection over union,MIoU）达到54.93%。该方法可以有效地提升服装图像解析精度。     

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.     

基于改进U-Net的电子换向器表面缺陷分割方法

电子换向器的表面缺陷形状各异、缺陷与背景差异较小,同时还存在表面杂质干扰缺陷分割结果等问题,导致电子换向器缺陷难以精细分割。本文提出一种基于多尺度融合和残差分离卷积的改进U-Net缺陷分割方法。将不同尺度的图像输入编码模块便于网络模型提取多尺度下缺陷特征信息,并构建残差分离卷积模块,在增大感受野的同时保留细节特征。将多尺度的输出图像放大到相同尺度并融合作为最终输出,实现特征信息语义和位置的信息互补,从而提高网络的分割精度。在公开的KolektorSDD数据集上的实验结果表明,该方法的相似性系数和精确率分别达到97.3%与97.8%,缺陷分割效果相比于SegNet、FCN-8S等经典分割网络更加优秀,能够更加准确地识别细小缺陷。     

基于联合注意力-可分离卷积的立体匹配算法

为解决立体匹配网络模型轻量化与高精度不能共存的问题,本文提出新的立体匹配算法CSA-Net。算法具体是在特征提取阶段,利用类ResNet进行特征提取,训练空洞金字塔池化（ASPP）模块扩大感受野,提取多尺度上下文信息,加入联合注意力机制（CSM）,在空间和通道维度提高表征能力,关注重要特征并抑制不必要的特征。在特征融合阶段,将2D深度可分离卷积提升到3D来代替原网络中标准3D卷积在空间维度和通道维度分别进行卷积运算,以降低特征融合网络的参数量与模型运行时间。最终实验表明,本文所提出的立体匹配网络模型在KITTI 2012和2015数据集进行验证,在三像素匹配误差率为1.44%和2.24%,模型运行时间减少近1/3。因此,相比于其他实现了更高的匹配精度和更快的运行速度。     

多尺度卷积核U-Net模型的视网膜血管分割方法

针对病变视网膜血管结构的计算机辅助诊断问题,提出了一种多尺度卷积核U-Net模型的视网膜血管分割方法.在U-Net模型基础上设计了融合Inception模块和最大索引值上采样方法的多尺度卷积神经网络结构.在网络训练阶段,采取旋转、镜像等操作进行数据集扩充,运用CLAHE算法进行图像预处理;训练后得到的双通道特征图,进行Softmax归一化;最后通过改进的代价损失函数对归一化结果迭代优化,得到完整的视网膜血管分割模型.实验结果表明,所提方法在DRIVE数据集上分割的准确率达到0.9694,灵敏性达到0.7762,特异性达到0.9835,比U-Net模型具有更优的分割效果和泛化能力,与其他现存方法相比具有一定的竞争力.     

基于多元空洞特征金字塔的电气设备图像实例分割方法

电气设备图像自动分割识别是电力设备无人巡检系统的核心技术。根据变电站电气设备3 996幅人工巡检图像库,建立并标记了含1 730幅图像的巡检数据集。针对Mask R-CNN网络对图像边缘信息处理不佳、小目标识别率低等问题,提出多元特征金字塔结构,引入带空洞空间卷积的池化金字塔模块,提出多元空洞特征金字塔网络,有效克服尺度变化带来的漏检现象。在自建数据集上的识别与实例分割对比测试显示,文中网络能准确识别避雷器、电流互感器等6类典型的电气设备,识别精度和分割精度较经典网络分别提高4%和6%,能有效识别小尺度目标。