融合多维度卷积神经网络的肺结节分类方法

针对CT图像肺结节分类任务中分类精度低,假阳性高的问题,提出了一种加权融合多维度卷积神经网络的肺结节分类模型,该模型包含两个子模型：基于二维图像的多尺度密集卷积网络模型,以捕获更宽泛的结节变化特征并促进特征重用;基于三维图像的三维卷积神经网络模型,以充分利用结节空间上下文信息。使用二维和三维CT图像训练子模型,根据子模型分类误差计算其权重,对子模型分类结果进行加权融合,得到最终分类结果。该模型在公共数据集LIDC-IDRI上分类准确率达到94.25%,AUC值达到98%。实验结果表明,加权融合多维度模型可以有效地提升肺结节分类性能。     

多尺度方法结合卷积神经网络的行为识别

为了同时计算行为序列样本在时间和空间的特征,提出了一种基于包含多尺度卷积算子的卷积神经网络识别模型。首先通过叠加的方式将序列样本中的骨骼向量信息整合为一个行为矩阵,然后将矩阵输入识别模型。为了挖掘具有不同邻接关系的骨骼点在描述人体行为时的作用,将卷积神经网络各层中的卷积算子拓展为多尺度卷积算子,并使用该网络得到的特征进行分类。实验在MSR-Action3D数据集和HDM05数据集获得较好的识别率。     

结合深度学习与特征多尺度融合的微钙化簇检测

为了准确识别X线图像中的微钙化簇以进行乳腺癌的辅助诊断与早期预防,结合细粒度级联增强网络(FCE-Net)与多尺度特征融合算法(MFF),提出微钙化簇目标检测方法.首先构建FCE-Net累加卷积模块层级权重,并增强多分支结构,得到细粒度卷积特征图.然后构建MFF候选检测网络,通过二倍上采样融合多尺度特征,得到目标置信度和区域坐标.最后在感兴趣区域池化层分类目标并调整边界框.在MIAS数据集上实验表明,结合FCE-Net与MFF可以提升微小目标的深层特征提取能力,同时增强目标分类与定位的准确度.     

DeepLab V3+改进的树木图像分割

针对树木图像分割需要预处理、人机交互和分割精度低等问题,提出基于改进的DeepLab V3+的街道树木图像分割方法。在编码端使用带有扩张卷积的扩张残留网络并添加密集连接方式提取中阶特征图,传递给设计有交互信息传递的空洞空间卷积池化金字塔,增强了不同感受野之间的相关性,采用多尺度拼接融合方法形成高阶特征图。在解码端,对多增加的中阶特征图和高阶特征图进行上采样后调整通道数,与低阶特征图进行跨层拼接融合,使高分辨率图像的细节信息得到更好的补充。在自制树木图像分割数据集以及Cityscapes公共数据集上的精度相较DeepLab V3+以及其它主流网络有所提高。     

基于动态卷积核的自适应图像去雾算法

现有图像去雾方法普遍存在去雾不彻底、容易出现颜色失真等问题,基于传统深度学习模型的图像去雾方法多采用静态推理模式,在该模式下,模型对不同样本会采用同样的、固定的参数设置,从而抑制了模型的表达能力,影响图像的去雾效果。针对以上问题,文中提出了一种基于动态卷积核的自适应图像去雾算法,该算法包括编码网络、自适应特征增强网络和解码网络3个部分。文中采用动态卷积、密集残差、注意力机制设计了自适应特征增强网络,该网络主要包括动态残差组件和动态跨层特征融合组件。动态残差组件由动态密集残差模块、一个卷积层和双注意力模块构成,其中动态密集残差模块将动态卷积引入密集残差模块,同时设计了一个基于注意力的权重动态聚合子网络,动态地生成卷积核参数以达到样本自适应的目的,在减少信息丢失的同时增强了模型的表达能力;双注意力模块结合通道注意力和像素注意力,使模型更加关注图像通道之间的差异性以及雾霾分布不均匀的区域。动态跨层特征融合组件通过动态融合不同阶段的特征,来学习丰富的上下文信息,防止网络深层计算时遗忘网络的早期特征,同时极大地丰富了特征表示,有利于模型对无雾图像细节信息的恢复。在合成数据集和真实数据集上进行了大...     

基于RCF的跨层融合特征的边缘检测

针对当前基于深度学习的边缘检测技术产生的边缘线条杂乱且模糊等问题,提出了一种基于RCF的端到端的跨层融合多尺度特征的边缘检测（CFF）模型。该模型使用RCF作为基线,在主干网络中加入CBAM,采用具有平移不变性的下采样技术,并且去除了主干网络中的部分下采样操作,以保留图像的细节信息,同时使用扩张卷积技术增大模型感受野。此外,采用跨层融合特征图的方式,使得高低层特征能够充分融合。为了平衡各阶段损失和融合损失之间的关系,以及避免出现多尺度特征融合之后低层细节过度丢失的现象,对每个损失添加了一个权重。在伯克利分割数据集（BSDS500）和PASCAL VOL Context数据集上进行了训练,在测试时使用图像金字塔技术提高边缘图像的质量。实验结果表明,CFF模型提取的轮廓比基线网络更加清晰,能够解决边缘模糊问题。在BSDS500基准上进行的评估表明,该模型将最佳数据集规模（ODS）和最佳图像比例（OIS）指标分别提高到0.818和0.839。     

基于多尺度空间注意力特征融合的人群计数网络

针对严重的尺度变化和遮挡导致在不同密集场景人群计数任务中性能差的问题,在密集场景识别网络（CSRNet）的基础上通过增加多尺度特征融合结构并引入空间注意力机制,提出了一种多尺度空间注意力特征融合网络（MAFNet）。在MAFNet进行特征提取之前,需要对添加了人头标记的场景图进行高斯滤波生成真实密度图;此外,MAFNet还通过联合使用两种基本损失函数的方法来约束密度估计图与真实密度图的一致性。接着,MAFNet以多尺度特征融合结构为主干,首先采用边提取多尺度特征边融合的策略得到多尺度融合特征图,然后使用空间注意力模块对特征图进行校准和再融合,之后通过扩张卷积生成密度估计图,最后对密度估计图逐像素积分得到场景中的人数。为了验证所提出模型的有效性,在四个人群计数数据集（ShanghaiTech、UCF_CC_50、UCF_QRNF和World-Expo’10）上进行了评估。其中ShanghaiTech数据集PartB的实验结果显示,MAFNet与CSRNet相比,平均绝对误差（MAE）降低了34.9%,均方误差（MSE）降低了29.4%。在多个数据集上的实验结果表明,采用注意力机制和多尺度特征融合策略使MAFNet可以提取更多细节信息,减少尺度变化和遮挡带来的影响。     

基于点密度加权的多尺度分层点云识别网络

与密集且规则分布的2D栅格状图像不同,3D点云是不规则且无序的,对其进行卷积可能会存在一定的困难,因此,提出了一种针对原始3D点云的卷积运算。该方法使用高斯核密度估计和多层感知器（multi-layer perceptron,MLP）网络来学习密度函数,将学习到的点的密度尺度结合点的相对位置,通过由MLP网络近似的权重函数之中,得到局域中每个点的权重值。整个卷积核可视为由权重函数和密度函数组成的3D点局域坐标的非线性函数,可用于对3D空间中任意点集进行平移不变和置换不变的卷积,并融合多尺度采样分组和法向特征使网络达到最佳效果。在ModelNet40和ModelNet10数据集的分类实验中,该网络分别取得了92.8%和94.7%的准确率,均高于所对比的同类方法的性能水平。将CIFAR-10和MNIST图像数据集转为点云并进行测试,结果表明网络在2D图像中的性能基本等效于传统2D卷积网络。     

多尺度注意力融合和抗噪声的轻量点云人脸识别模型

在低质量点云人脸数据集上,判别性特征的提取和模型对噪声的鲁棒性是解决点云人脸识别问题 的关键。针对现有轻量点云人脸识别算法不能充分提取判别性特征和数据集中存在大量噪声而影响模型训练的问 题,设计轻量高效的网络模型,提出了基于多尺度注意力融合和抗噪声的自适应损失函数的点云人脸识别算法。 首先通过不同卷积模块获得不同感受野大小的特征图。然后进行多尺度的注意力特征提取,并使用高层的注意力 权重来引导低层注意力权重的生成,最后进行通道融合得到多尺度融合的特征,提升了模型捕获人脸细节特征的 能力。其次,根据低质量点云人脸图像的噪声信息特点,设计了一种新颖的抗噪声的自适应损失函数(anti-noise adaptive loss),以应对数据集大量噪声对模型训练过程中可能造成的负面影响,提升模型的鲁棒性和泛化能力。 在开源数据集 Lock3DFace 和本文提出的 KinectFaces 数据集上的实验结果表明,与当前的主流算法相比该算法模 型在低质量点云人脸识别任务中具有更好的识别效果。     

基于多尺度多列卷积神经网络的密集人群计数模型

针对尺度和视角变化导致的监控视频和图像中的人数估计性能差的问题,提出了一种基于多尺度多列卷积神经网络（MsMCNN）的密集人群计数模型。在使用MsMCNN进行特征提取之前,使用高斯滤波器对数据集进行处理得到图像的真实密度图,并且对数据集进行数据增强。MsMCNN以多列卷积神经网络的结构为主干,首先从具有多尺度的多个列中提取特征图;然后,用MsMCNN在同一列上连接具有相同分辨率的特征图,以生成图像的估计密度图;最后,对估计密度图进行积分来完成人群计数的任务。为了验证所提模型的有效性,在Shanghaitech数据集和UCF_CC_50数据集上进行了实验,与经典模型Crowdnet、多列卷积神经网络（MCNN）、级联多任务学习（CMTL）方法、尺度自适应卷积神经网络（SaCNN）相比,所提模型在Shanghaitech数据集Part_A和UCF_CC_50数据集上平均绝对误差（MAE）分别至少减小了10.6和24.5,均方误差（MSE）分别至少减小了1.8和29.3;在Shanghaitech数据集Part_B上也取得了较好的结果。MsMCNN更注重特征提取过程中的浅层特征的结合以及多尺度特征的结合,可以有效减少尺度和视角变化带来的精确度偏低的影响,提升人群计数的性能。     

基于注意力机制的多尺度融合航拍影像语义分割

航拍影像同一场景不同对象尺度差异较大,采用单一尺度的分割往往无法达到最 佳的分类效果。为解决这一问题,提出一种基于注意力机制的多尺度融合模型。首先,利用不 同采样率的扩张卷积提取航拍影像的多个尺度特征;然后,在多尺度融合阶段引入注意力机制, 使模型能够自动聚焦于合适的尺度,并为所有尺度及每个位置像素分别赋予权重;最后,将加 权融合后的特征图上采样到原图大小,对航拍影像的每个像素进行语义标注。实验结果表明, 与传统的 FCN、DeepLab 语义分割模型及其他航拍影像分割模型相比,基于注意力机制的多尺 度融合模型不仅具有更高的分割精度,而且可以通过对各尺度特征对应权重图的可视化,分析 不同尺度及位置像素的重要性。     

多尺度特征融合的脊柱X线图像分割方法

为了精确地从X线图像中分割脊柱,提出了一种基于深度学习的脊柱X线图像分割方法,使用基于多尺度特征融合的U-Net网络进行分割。将U-Net模型中的卷积层替换成类Inception网络来提取不同尺度的特征,并进行多尺度融合。同时在跳跃连接前增加残差连接层,并在首次上采样前添加卷积块注意力模块。该模型对20幅脊柱X线图像进行验证,Dice系数为0.845 7,与近期X线脊柱图像分割方法相比,提高了0.135 1。     

彩色图像多尺度融合灰度化算法

为了使彩色图像灰度化后能够保留更多的原始特征,提出了一种新的基于多尺度图像融合的灰度化算法。将彩色图像分解为R、G、B三个通道图像,采用基于高斯-拉普拉斯金字塔的多尺度图像融合模型进行灰度化,并引入梯度域导向图像滤波（Gradient Domain Guided Image Filter,GGIF）来消除多尺度融合可能产生的伪影。将灰度化问题转换为保持三个通道单色图像特征的多尺度融合问题。实验结果表明,与其他灰度化算法相比,所提算法对边缘信息敏感,并能够在较亮或较暗区域检测出更多的图像细节特征。     

基于多尺度特征融合的人脸图像修复方法

传统图像修复方法在修复受损区域较大的图像时会出现修复结果过于平滑或模糊的现象,并且较难重建合理的人脸图像结构。在传统生成对抗网络的鉴别器中引入多尺度特征融合方法,将不同深度的特征图经过上采样后直接相加,使浅层信息和深层信息有效结合。通过借助高层特征把握图像的整体规律,同时利用低层特征填充人脸图像的细节纹理,进而使一张图像的分辨率及其语义特征相互融合,实现有效的人脸图像修复。在CelebA数据集上的实验结果表明,该方法的峰值信噪比、相似性结构、L1损失指标均优于区域归一化方法,取得了较好的视觉效果。     

基于注意力机制与特征融合的图像超分辨率重建

目前多数利用卷积神经网络进行图像超分辨率重建的方法忽视对自然图像固有属性的捕捉,并且仅在单一尺度下提取特征。针对该问题,提出一种基于注意力机制和多尺度特征融合的网络结构。利用注意力机制融合图像的非局部信息和二阶特征,提高网络的特征表达能力,同时使用不同尺度的卷积核提取图像的不同尺度信息,以保存多尺度完整的信息特征。实验结果表明,该方法重建图像的客观评价指标和视觉效果均优于Bicubic、SRCNN、SCN和LapSRN方法。     

基于多尺度融合CNN的图像超分辨率重建

针对FSRCNN模型中存在的特征提取不充分和反卷积带来的人工冗余信息的问题, 本文提出了一种基于多尺度融合卷积神经网络的图像超分辨率重建算法. 首先设计了一种多尺度融合的特征提取通道, 解决对图像不同尺寸信息利用不充分问题; 其次在图像重建部分, 采用子像素卷积进行上采样, 抑制反卷积层带来的人工冗余信息. 与FSRCNN模型相比, 在Set5和Set14数据集中, 2倍放大因子下的PSNR值和SSIM值平均提高了0.14 dB、0.001 0, 在3倍放大因子下平均提高0.48 dB、0.009 1. 实验结果表明, 本文算法可以更大程度的保留图像纹理细节, 提升图像整体重建效果.     

有效的红外与可见光图像融合方法研究*

针对红外图像可视化程度弱、对比度低的问题, 提出一种基于轮廓小波变换和区域能量的红外与可见光图像融合算法。首先进行多尺度小波分解, 然后进行多方向滤波; 引入循环平移方法来消除伪吉布斯失真;采用基于区域的能量融合规则, 重构变换系数得到最终融合结果;最后用信息熵、信噪比等指标来评价融合的性能。实验表明,该方法不论在客观评价还是在主观评价指标上都优于其他融合方法, 提高了融合图像的视觉效果, 可以得到更加清晰的融合图像。     

基于编解码网络的化工驱油图像分割方法

基于深度学习的驱油图像分割是驱油率分析计算的关键步骤,相对于其他方法,基于U形结构的全卷积神经网络(Fully Convolutional Networks,FCN)在许多不同的图像任务中取得了显著的成效。但在这些结构中,标准卷积具有固定的感受野,不能提取到不同尺度的信息,丢失细节特征,导致分割精度较差,边缘模糊;其次...     

基于多尺度注意力残差网络的图像超分辨率重建

数字图像在传递信息中起着重要的作用, 图像超分辨率技术能丰富图像的细节信息. 针对许多网络对低分辨率图像的有效特征复用不足和参数量过大的问题, 本文结合不同大小的卷积核以及注意力残差机制构建图像超分辨率网络, 用3个有差别尺度的卷积层来提取图像的特征, 其中第2和第3层用小卷积核替代大的卷积核, 对3层卷积融合之后引入注意力机制, 最后用传统的Bicubic插值直接给网络提供低频信息. 在减小参数量和减轻梯度消失的同时, 让有效的高频信息得到更大的权重且能增强网络之间的非线性表达能力, 这有利于网络训练的迭代收敛.实验结果表明, 基于多尺度注意力残差网络能够在一定程度上增强图像的重建能力.     

基于局部线模型的彩色IC图像融合

在集成电路的反向分析中，为了降低复杂度，通常需要将彩色图像变换成灰度图像，即将彩色图像的3个灰度分量图像融合得到一幅新的质量更高的灰度图像后再进行后续处理。由于IC(integrated circuit)线网图像具有局部相似性，因此仅在自动选取的局部孤立线邻域内进行融合以得到适用于全局的最优线性组合系数。为了描述图像中感兴趣的特征，为局部孤立线建立了一种新的线模型，并将基于模型的融合分为特征提取、特征增强和噪声抑制3步来完成。实验结果表明，基于局部线模型的融合方法在增强感兴趣的特征和提高图像质最上优于传统算法。