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.     

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。     

基于通道注意力与空洞卷积的胸片肺气肿检测算法

胸片中的肺气肿检测算法在临床辅助诊断中具有重要研究意义.针对已有算法缺乏特征通道筛选能力,特征图感受野较小易受局部组织噪声干扰,以及难易样本不均衡等问题,提出了一种基于通道注意力与空洞卷积的胸片肺气肿检测算法EDACD.首先,利用通道注意力模块构建了具有通道选择能力的特征提取网络SE-ResNet及特征金子塔网络SE-...     

坐标并行注意力下密集空洞卷积的脉络膜分割

脉络膜的变化与很多眼科疾病密切相关。医生在诊断过程中常需要手动分割光学断层扫描图像(Optical Coherence Tomography, OCT)中的脉络膜，再定量分析脉络膜健康状况，但人工分割费时费力。脉络膜自动分割难点在于OCT图像中脉络膜下边界模糊，很难捕捉上下文信息，并且脉络膜结构跟视网膜结构比较类似，容易混淆。为了解决该难点，本文提出了融合坐标并行注意力模块和密集空洞卷积模块的残差编解码模型；设计了一种桥结构，包含了注意力机制和空洞卷积，在增加模型感受野的同时抑制浅层噪声；同时为了使模型关注脉络膜结构信息，引入了一种包含结构相似性的混合损失函数来训练模型。实验结果表明，该模型能有效提升对脉络膜的分割精度，在OCT脉络膜数据集上，Dice系数和Jaccard相似度达到了97.63%和95.28%。     

基于空洞-稠密网络的交通拥堵预测模型

在利用卷积神经网络模型对短时交通拥堵情况等预测场景进行预测时,由于模型的卷积池化操作过程会丢失部分数据,使得目标位置的信息出现丢失及特征的分辨率持续下降,导致模型的预测能力降低.针对此,本文提出一种空洞-稠密神经网络模型.首先,利用空洞卷积用较少的网络参数获取更大感受野的特点,充分提取出复杂多变的数据时空特征.其次,通过下采样及稠密网络的等值映射,解决参数在神经网络层数增加过程出现退化的问题.最后,取实际的城市道路平均车速数据块对网络结构的有效性进行验证.结果表明:同卷积神经网络模型相比,该网络结构预测平均绝对误差降低3%～23%.     

基于U-net边缘生成和超图卷积的两阶段修复算法

为了有效修复背景复杂、大面积不规则缺失区域，得到合理的结构和精细的纹理，提出了基于U-net边缘生成和超图卷积的两阶段修复算法.首先，将缺失图像输入基于U-net门控卷积的粗修复网络，通过跳跃连接将图像的上下文信息向深层传播，获取丰富的图像细节信息，下采样提取缺失区域边缘特征，上采样还原缺失区域边缘细节，同时使用混合空洞卷积增大信息感受野，获取细节纹理信息.然后，将粗修复结果输入含超图卷积的细修复网络，捕获和学习输入图像中的超图结构，使用空间特征的互相关矩阵捕获空间特征结构，改善结构完整性并提升细节细粒度.最后，将细修复结果输入鉴别器进行判别优化，进一步优化修复结果.在国际公认数据集上进行实验仿真，结果显示：本文提出的算法在修复大面积不规则缺失时，可以生成合理的结构和丰富的纹理细节，修复的视觉效果，PSNR,SSIM和L1损失优于对比算法.     

基于级联卷积神经网络的服饰关键点定位算法

随着深度学习的发展,使用深度卷积神经网络进行关键点定位受到了广泛关注.虽然在人体姿态、人脸识别等多个方面的关键点定位技术已经获得了长足的发展,但是应用于服饰的关键点定位由于其图像背景以及姿态等的多变性依然面临很大的挑战.服饰关键点定位技术在电商以及时尚搭配等方面有很大应用价值,本文将关键点定位应用于时尚领域,提出一种基于级联卷积神经网络的服饰关键点定位算法.该算法的目的是通过级联的两级卷积神经网络,实现对服饰关键点的初步定位以及对困难关键点的定位调整.算法的第1级以深度残差网络作为特征提取网络,在特征金字塔结构中引入空洞卷积,解决高层特征图感受野大但是空间分辨率低的问题,从而保留更多图像底层细节信息,实现对关键点的初步定位;第2级将第1级网络得到的定位结果作为关键点之间的结构先验,结合沙漏网络提取多尺度特征,对困难关键点进行精细调整,进一步提高定位精度.实验选用2018Fashion AI服饰关键点定位数据集进行训练和测试,将该数据集中对服饰关键点定位的平均归一化误差结果降低到3.56%,充分验证了算法的有效性.与几种常见关键点定位算法进行对比,本文算法在服饰关键点定位任务中取得最好效果,尤其是提高了对困难关键点的定位精度.     

基于深度卷积神经网络的运动模糊去除算法

为了提高图像去模糊的复原效果和处理速度,提出了基于深度卷积神经网络的运动模糊去除算法。以多尺度图像为依据,构建了基于自动编码器的网络模型。在扩大感受野方面,采用空洞卷积模块提取图像多尺度特征信息,采用残差模块拓宽网络深度,以解决训练过程中图像细节丢失的问题,实现了图像的端到端运动模糊去除任务。在GOPRO数据集和真实测试集上的实验结果表明,该文算法在参数量仅为3.24×10~6的情况下的峰值信噪比(PSNR)和结构相似性(SSIM)指标分别为28.53和0.914 1,运行时间为0.3 s。     

基于HMAX模型和非经典感受野抑制的轮廓提取

针对图像里处于复杂纹理背景中物体的轮廓提取正确率低的问题,首先研究了基于非经典感受野抑制的轮廓提取算法和HMAX模型,然后利用HMAX模型所具备的具有基本视皮层功能结构的优点,弥补了前者所依据的生物学视觉结构比较简单的不足,最后提出并实现了基于HMAX模型和非经典感受野抑制的轮廓提取算法。通过与Canny算子和非经典感受野抑制的轮廓提取算法的评估比较,表明本文算法有效提高了轮廓提取的正确率。     

基于改进的RetinaNet医药空瓶表面气泡检测

医药空瓶在生产过程中瓶身表面会产生大量的气泡缺陷,但现有的方法对医药空瓶表面气泡检测存在各种问题,例如对复杂场景变化的鲁棒性不强,抗噪声干扰能力弱等.针对现有医药空瓶表面的气泡缺陷,提出了一种改进的深度学习目标检测算法RetinaNet对瓶身气泡进行检测.对原始RetinaNet算法中的特征金字塔网络结构进行了优化,在特征融合过程中引入了特征增强模块,用来提高网路对图像语义特征的提取,增强网络特征提取能力.为了减少模型的参数数目和计算时间,考虑到空瓶表面气泡均为小目标缺陷,去掉原始特征金字塔网络中用于检测大目标的网络结构,提高了算法检测速度.通过对标准的ResNet50网络进行重新组合,并引进了膨胀卷积模块,扩大特征图感受野,提高了模型检测的精度.通过在注塑空瓶数据集上对本文的方法进行了验证,其准确率为99.72%,漏检率为0.12%,误检率为016%,mAP为99.49%,相比原始的RetinaNet的mAP提高了接近2.4%.     

基于改进单步多框目标检测的道路小目标检测算法

针对SSD目标检测算法运用于自动驾驶领域时,在检测道路上小目标容易发生漏检错检的情况,本文提出一种改进的SSD目标检测算法。本算法首先在SSD模型的主干网络中嵌入感受野增强模块,扩大特征层的感受野,以获取更多小目标的特征信息;然后在主干网络后加入4次U型特征提取结构,构建4个不同层级的特征金字塔,最后合并成一个多层级特征金字塔用于检测。结果表明,该改进SSD模型在KITTI数据集上的检测精度较原始SSD模型提升了6%,检测速度达到了每秒27.9帧。在兼顾检测效率的同时,有效提高了对道路上小目标的检测精度,更适用于自动驾驶领域。     

复杂交通环境下二轮机动车乘员头盔检测算法

针对现有二轮机动车乘员头盔检测算法在目标密集分布、随机遮挡等情况下效果较差且难以在边缘设备上应用的问题,制作了具有针对性的数据集,对比现有模型后,以YOLOv7为参考提出一种复杂交通环境下二轮机动车乘员头盔检测算法.首先,采用EfficientNet-B3作为主干网络,可提高特征提取能力且更为轻量化;其次,将增大感受野模块(RFB)引入特征融合结构中,以增大模型感受野,提升小目标头盔检测能力;最后,在检测头嵌入SimAM机制,在不增加参数的前提下提高算法精度.结果表明：相较于YOLOv7,文中算法的准确率、召回率和平均准确率分别提高了2.84%,2.26%和3.26%,参数量和运算量分别为YOLOv7的33.1%,23.5%,可实现当前主流模型算法的最佳检测性能和效率;在NVIDIA Jetson Nano开发板上的处理速度达到47.58 F·s^-1,可满足边缘设备部署需求.     

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.     

基于多通道自注意力网络的遥感图像场景分类

高分辨率遥感图像场景分类广泛应用于土地监测、环境保护及城市规划等诸多领域.现有场景分类方法不能很好地结合局部纹理信息和全局语义信息,同时各通道特征之间的关系没有得到有效挖掘.因此,本文提出了一种基于多通道自注意力网络的遥感图像场景分类模型.通过卷积网络提取遥感图像的多尺度特征;随后采用特征融合单元建立多尺度特征间的局部-全局关系,基于多头自注意力机制的Inter-Channel Transformer在通道维度对融合后的特征建模,并推导特征在通道间的关系,进一步扩大全局感受野,以捕捉其语义结构信息,有效提高了网络的分类精度.在数据集AISC和SIRI-WHU上,本文所提算法的整体分类准确率(OA)分别为95.70%和94.00%,超过了当前最新的研究算法,证明了所提模型在高分辨率遥感图像场景分类任务中的有效性.     

一种视皮层非经典感受野的模型

根据视觉信息加工过程中视皮层细胞非经典感受野对中心感受野区域具有抑制作用的生物机制,提出了一种模拟该机制的模型.用Gabor能量作为感受野响应,以高斯差分函数为基础构造两个具有方向的半椭圆环来作为非经典感受野区域,设计中心感受野与周边抑制区域的相位差权重函数来模拟非经典感受野的抑制机制.实验结果与这种生理特性相一致.     

Morphology and intracortical projections of functionally characterised neurones in the cat visual cortex

The neuronal structure and connectivity underlying receptive field organisation of cells in the cat visual cortex have been investigated. Intracellular recordings were made using a micropipette filled with a histochemical marker, which was injected into the cells after their receptive fields had been characterised. This allowed visualisation of the dendritic and axonal arborisations of functionally identified neurones.     

B~(3+)对掺杂Tb~(3+)/Eu~(2+)的BaAl_(12)O_(19)荧光材料发光性能的影响

采用溶胶-凝胶法合成了BaAl12O19:Tb和BaAl12O19:Eu荧光粉.研究了添加B3+离子对两种荧光粉晶体结构和发光特性的影响.研究结果表明:添加B3+离子并未改变两种荧光粉的BaAl12O19结构.B3+离子引入后两种荧光粉的发光强度都有所提高,但对于BaAl12O19:Tb发光强度的提高作用更大,而且在其中添加的B3+的有效含量明显大于BaAl12O19:Eu.BaAl12O19:Tb荧光粉中B3+的最佳添加量(摩尔分数)为50%,BaAl12O19:Eu荧光粉中B3+的最佳添加量(摩尔分数)为20%.