基于多尺度高阶注意力机制的视网膜血管分割

视网膜血管分割对于辅助医生诊断糖尿病性视网膜病变、黄斑萎缩、青光眼等眼科疾病具有重要意义.注意力机制被广泛用于U-Net及其变体中以提高血管分割模型的性能.为进一步提高视网膜血管的分割精度,挖掘视网膜图像中的高阶及全局上下文信息,本文提出基于多尺度高阶注意力机制的模型(multi-scale high-order attention network, MHA-Net).首先,多尺度高阶注意力(multi-scale high-order attention, MHA)模块从深层特征图中提取多尺度和全局特征计算初始化注意力图,从而改进模型处理医学图像分割时尺度不变的缺陷.接下来,该模块通过图的传递闭包构建注意力图,进而提取高阶的深层特征.通过将多尺度高阶注意力模块应用于编码器-解码器结构中,在彩色眼底图像数据集DRIVE上进行血管分割,实验结果表明,基于多尺度高阶注意力机制的视网膜血管分割方法有效地提高了分割的精度.     

基于多尺度特征融合与注意力机制的脊柱CT图像分割

本文针对医学脊柱CT图像因骨密度不均匀、骨骼结构复杂或图像成像分辨率低等因素造成的分割精度较低的问题,提出一种基于卷积-反卷积神经网络的CT图像脊柱分割方法.通过引入多尺度残差模块及注意力机制改进U-Net网络,训练特征模型并进行测试.在真实数据集上的实验结果表明,该方法能有效提高CT图像中脊柱的分割精度及分割效率,Dice系数评估值为0.97,IOU系数评估值为0.94.     

基于多尺度特征和注意力机制的航空图像分割

利用神经网络能通过进行建筑像素标记实现航空图像分割,但也存在分割边界模糊的问题,导致分割结果不理想.为此,本文以卷积神经网络U–net和FCN–8s基本网络模型,实现端到端训练.在此基础上,结合建立了全卷积神经网络结合多尺度特征和注意力机制的网络模型,提升了分割边界的清晰度.将多尺度特征和注意力机制的模型与基本模型进行对比,分析了真实与预测之间的相关度和相似度,并将预测结果进行对比.实验结果表明,结合多尺度特征和注意力机制的分割模型,分割边界更清晰,相对于相同训练规模的全卷积网络交并比高2%, Dice系数高3%,得到较好的分割结果.     

融合注意力和多尺度特征的街景图像语义分割

为了解决在街道场景图像语义分割任务中传统U-Net网络在多尺度类别下目标分割的准确率较低和图像上下文特征的关联性较差等问题,提出一种改进U-Net的语义分割网络AS-UNet,实现对街道场景图像的精确分割.首先,在U-Net网络中融入空间通道挤压激励(spatial and channel squeeze&excitation block, scSE)注意力机制模块,在通道和空间两个维度来引导卷积神经网络关注与分割任务相关的语义类别,以提取更多有效的语义信息;其次,为了获取图像的全局上下文信息,聚合多尺度特征图来进行特征增强,将空洞空间金字塔池化(atrous spatial pyramid pooling, ASPP)多尺度特征融合模块嵌入到U-Net网络中;最后,通过组合使用交叉熵损失函数和Dice损失函数来解决街道场景目标类别不平衡的问题,进一步提升分割的准确性.实验结果表明,在街道场景Cityscapes数据集和Cam Vid数据集上AS-UNet网络模型的平均交并比(mean intersection over union, MIo U)相较于传统U-Net网络分别提...     

基于多尺度特征和注意力机制的肝脏组织病理图像语义分割网络

针对肝脏组织病理图像分割中存在的正常组织和异常组织过渡区域较难分割和空洞较多的问题,设计基于多尺度特征和注意力机制的肝脏组织病理图像语义分割网络.在编码器中提取融合多尺度特征,改善正常组织和异常组织过渡区域的分割效果.同时利用注意力机制对空间维度和通道维度进行相关性建模,获得每个像素类内响应和通道间的依赖关系,缓解肝脏组织病理图像空洞较多对网络学习带来的影响.实验表明文中网络可较快速准确分割肝脏组织病理图像损伤区域.     

多尺度特征融合与加性注意力指导脑肿瘤MR图像分割

目的 U-Net是医学图像分割领域中应用最为广泛的基础分割网络,然而U-Net及其各种增强网络在跳跃连接时仅利用相同尺度特征,忽略了具有互补信息的多尺度特征对当前尺度特征的指导作用。同时,跳跃连接时编码器特征和解码器特征所处的网络深度不同,二者直接串联会产生语义特征差距。针对这两个问题,提出了一种新型分割网络,以改进现有网络存在的不足。方法 首先,将编码器不同层级具有不同尺度感受野的特征进行融合,并在融合特征与编码器各层级特征间引入加性注意力对编码器特征进行指导,以增强编码器特征的判别性;其次,在编码器特征和解码器特征间采用加性注意力来自适应地学习跳跃连接特征中的重要特征信息,以降低二者间的语义特征差距。结果 在多模态脑肿瘤数据集BraTS2020(multimodal brain tumor segmentation challenge 2020)上评估了所提出的网络模型,并进行了消融实验和对比实验。实验结果表明,所提出的网络在BraTS2020验证数据集上关于整个肿瘤、肿瘤核心和增强肿瘤的平均Dice分别为0.887 5、0.719 4和0.706 4,优于2D网络DR-Unet1...     

基于多注意力多尺度特征融合的图像描述生成算法

针对图像描述生成中对图像细节表述质量不高、图像特征利用不充分、循环神经网络层次单一等问题，提出基于多注意力、多尺度特征融合的图像描述生成算法。该算法使用经过预训练的目标检测网络来提取图像在卷积神经网络不同层上的特征，将图像特征分层输入多注意力结构中，依次将多注意力结构与多层循环神经网络相连，构造出多层次的图像描述生成网络模型。在多层循环神经网络中加入残差连接来提高网络性能，并且可以有效避免因为网络加深导致的网络退化问题。在MSCOCO测试集中，所提算法的BLEU-1和CIDEr得分分别可以达到0.804及1.167，明显优于基于单一注意力结构的自上而下图像描述生成算法；通过人工观察对比可知，所提算法生成的图像描述可以表现出更好的图像细节。     

基于多尺度特征融合和网格注意力机制的三维肝脏影像分割方法

在计算机断层扫描（CT）和磁共振成像（MRI）的影像中肝脏与邻近脏器的灰度值相似性都比较高,为自动精确地分割肝脏,提出一种基于多尺度特征融合和网格注意力机制的三维肝脏影像分割方法 MAGNet(Multi-scale feature fusion And Grid attention mechanism Network)。首先,通过注意力引导连接模块来连接高层特征和低层特征以提取出重要的上下文信息,并且在注意力引导连接模块中引入网格注意力机制来关注感兴趣的分割区域;然后,通过在单个特征图中按通道数进行分层连接形成多尺度特征融合模块,并用该模块替换基础卷积块以获取多尺度语义信息;最后,利用深度监督机制解决梯度消失、梯度爆炸和收敛过慢等问题。实验结果表明：在3DIRCADb数据集上,与U3-Net+DC方法相比,MAGNet在Dice相似系数（DSC）指标上提升了0.10个百分点,在相对体积差（RVD）指标上降低了1.97个百分点;在Sliver07数据集上,与CANet方法相比,MAGNet在DSC指标上提升了0.30个百分点,在体素重叠误差（VOE）指标上降低了0.68个百分点,在平均...     

应用多尺度级联注意力机制的场景分割研究

场景分割通过为图像的每个像素标注所属类别实现了对图像语义层次的理解,在自动驾驶、机器人感知、遥感图像分析等领域都具有广泛的应用价值.由于注意力机制能够有效地获得图像中的前景对象,为场景分割提供引导,近年来在场景分割中获得了越来越多的应用.本文在对图像的非局部注意力机制工作原理进行深入研究后,设计了多尺度级联的注意力模型...     

基于对抗学习和多尺度特征融合的前列腺MR图像分割

前列腺MR图像的自动分割已被广泛应用于前列腺癌的诊断和治疗过程中,然而,由于前列腺的形状变化显著且与相邻组织的对比度低,传统的分割方法仍存在精度低、速度慢等缺点.生成对抗网络GAN在计算机视觉任务中展示出了优越的性能,因此提出了一种使用对抗学习的概念来训练分割网络的方法,实现前列腺MR图像端到端的自动分割.模型框架主要由分割网络和判别网络构成,分割网络生成分割预测图,判别网络判断输入来自真实标签还是分割预测.同时,在分割网络中集成了感受野模块RFB来获取和融合深度特征的多尺度信息,提高特征的识别率和鲁棒性,以提升网络的分割性能.在PROMISE12数据集上的验证结果显示,该模型的DSC和HD分别为89.56％ 和7.65 mm.     

注意力残差多尺度特征增强的显著性实例分割

显著性实例分割是指分割出图像中最引人注目的实例对象。现有的显著性实例分割方法中存在 较小显著性实例不易检测分割,以及较大显著性实例分割精度不足等问题。针对这 2 个问题,提出了一种新的 显著性实例分割模型,即注意力残差多尺度特征增强网络(ARMFE)。模型 ARMFE 主要包括 2 个模块：注意力 残差网络模块和多尺度特征增强模块,注意力残差网络模块是在残差网络基础上引入注意力机制,分别从通道 和空间对特征进行选择增强;多尺度特征增强模块则是在特征金字塔基础上进一步增强尺度跨度较大的特征信 息融合。因此,ARMFE 模型通过注意力残差多尺度特征增强,充分利用多个尺度特征的互补信息,同时提升 较大显著性实例对象和较小显著性实例对象的分割效果。ARMFE 模型在显著性实例分割数据集 Salient Instance Saliency-1K (SIS-1K)上进行了实验,分割精度和速度都得到了提升,优于现有的显著性实例分割算法 MSRNet 和 S4Net。     

面向甲状腺结节超声图像分割的多尺度特征融合“h”形网络

目的 准确定位超声甲状腺结节对甲状腺癌早期诊断具有重要意义,但患者结节大小、形状以及位置的不确定性极大影响了结节分割的准确率和模型的泛化能力。为了提高超声甲状腺结节分割的精度,增强泛化性能并降低模型的参数量,辅助医生诊断疾病,减少误诊,提出一种面向甲状腺结节超声图像分割的多尺度特征融合“h”形网络。方法 首先提出一种网络框架,形状与字母h相似,由一个编码器和两个解码器组成,引入深度可分离卷积缩小网络尺寸。编码器用于提取图像特征,且构建增强下采样模块来减少下采样时造成的信息损失,增强解码器特征提取的能力。第1个解码器负责获取图像的初步分割信息;第2个解码器通过融合第1个解码器预先学习到的信息来增强结节的特征表达,提升分割精度,并设计了融合卷积池化金字塔实现多尺度特征融合,增强模型的泛化能力。结果 该网络在内部数据集上的Dice相似系数（Dice similarity coefficients, DSC）、豪斯多夫距离（Hausdorff distance,HD）、灵敏度（sensitivity,SEN）和特异度（specificity,SPE）分别为0.872 1、0.935 6、0.879 7和0.997 3,在公开数据集DDTI（digital database thyroid image）上,DSC和SPE分别为0.758 0和0.977 3,在数据集TN3K（thyroid nodule 3 thousand）上的重要指标DSC和HD分别为0.781 5和4.472 6,皆优于其他模型。结论 该网络模型以较低的参数量提升了甲状腺超声图像结节的分割效果,增强了泛化性能。     

基于形态学多尺度修正的脑肿瘤分割

针对脑部核磁共振成像(MRI)图像中因噪声、肿瘤内部灰度不均匀、模糊及边界不连续等造成肿瘤难以准确分割的问题,提出了一种基于形态学多尺度修正的控制标记符分水岭分割方法。该方法在形态学梯度图像基础上,根据不同像素点所在特定邻域内的梯度值自适应确定结构元素的大小;然后,对图像进行形态学多尺度修正,保证修正过程中目标轮廓不发生较大偏移;最后,采用控制标记符的分水岭变换对图像进行分割。实验结果表明,该方法可对脑肿瘤进行较精确的分割。     

名词引导局部特征提取的基于文本的实例分割方法

局部特征信息在图像分割中扮演着重要角色,然而基于文本的实例分割任务具有对输入文本表达式的依赖性,无法直接从原始的输入图像中提取局部特征信息。针对这一问题,提出了一种具体的名词引导局部特征提取的深度神经网络模型(NgLFNet),NgLFNet模型可根据输入文本表达式中的关键名词来自动挖掘待分割对象的局部特征信息。具体地,该模型首先通过语句分析得到关键名词;其次通过文本和图像编码器提取相应特征,并利用关键名词通过多头注意力机制获取高关注区域局部特征;然后逐步融合多模态特征;最后在解码修正模块利用得到的局部特征对预测掩膜进行更细致的修正,从而得到最终结果。将该方法与多种主流基于文本的实例分割方法进行对比,实验结果表明该方法提升了分割效果。     

基于ECA-Net与多尺度结合的细粒度图像分类方法

针对细粒度图像分类问题提出了一种有效的算法以实现端到端的细粒度图像分类.ECA-Net中ECA(efficient channel attention)模块是一种性能优势显著的通道注意力机制,将其与经典网络ResNet-50进行融合构成新的基础卷积神经网络ResEca;通过物体级图像定位模块与部件级图像生成模块生成物体级图像和部件级图像,并结合原始图像作为网络的输入,构建以ResEca为基础的三支路网络模型Tb-ResEca-Net(three branch of ResEca network).该算法在公有数据集CUB-200-2011、FGVC-aircraft和Stanford cars datasets上进行测试训练,分别取得了89.9％、95.1％和95.3％的准确率.实验结果表明,该算法相较于其他传统的细粒度分类算法具有较高的分类准确率以及较强的鲁棒性,是一种有效的细粒度图像分类方法.     

图像特征注意力与自适应注意力融合的图像内容中文描述

针对现有基于注意力机制的图像内容中文描述模型无法在关注信息不减弱和无缺失的条件下对重点内容进行注意力加强关注的问题,提出一种图像特征注意力与自适应注意力融合的图像内容中文描述模型.模型使用编解码结构,首先在编码器网络中提取图像特征,并通过图像特征注意力提取图像全部特征区域的注意力信息;然后使用解码器网络将带有注意力权重...     

基于空间分频的超声图像分割注意力网络

针对医学超声影像噪点多、边界模糊,器官轮廓很难界定的问题,提出了一种基于空间分频的超声图像分割注意力网络（SFDA-Net）。首先,借助Octave卷积在整个网络中对图像实现了高、低频并行处理,从而获得更加多元的信息。然后,加入卷积块注意模块（CBAM）,使图像特征恢复时更加关注有效信息,以减小分割目标整体区域的缺失。最后,使用Focal Tversky Loss作为目标函数,从而降低简单样本的权重并加强对困难样本的关注,以及降低各个类别间因像素误判而引入的误差。通过多组对比实验可知,SFDA-Net的参数量低于原UNet++,而分割精度提高了6.2个百分点,Dice得分提高了8.76个百分点,类别平均像素准确率（mPA）提升至84.09%,平均交并比（mIoU）提升至75.79%。SFDA-Net在降低参数量的同时稳步提高了网络性能,实现了更为准确的超声心动图分割。     

多尺度条形池化与通道注意力的图像语义分割

目的 针对自然场景下图像语义分割易受物体自身形状多样性、距离和光照等因素影响的问题,本文提出一种新的基于条形池化与通道注意力机制的双分支语义分割网络(strip pooling and channel attention net, SPCANet)。方法 SPCANet从空间与内容两方面对图像特征进行抽取。首先,空间感知子网引入1维膨胀卷积与多尺度思想对条形池化技术进行优化改进,进一步在编码阶段增大水平与竖直方向上的感受野;其次,为了提升模型的内容感知能力,将在ImageNet数据集上预训练好的VGG16(Visual Geometry Group 16-layer network)作为内容感知子网,以辅助空间感知子网优化语义分割的嵌入特征,改善空间感知子网造成的图像细节信息缺失问题。此外,使用二阶通道注意力进一步优化网络中间层与高层的特征选择,并在一定程度上缓解光照产生的色差对分割结果的影响。结果 使用Cityscapes作为实验数据,将本文方法与其他基于深度神经网络的分割方法进行对比,并从可视化效果和评测指标两方面进行分析。SPCANet在目标分割指标mIoU(mean inter...     

多尺度深度监督的高度近视萎缩病变分割方法

为提升眼底图像的高度近视萎缩病变分割精度,针对不同个体的眼底图像质量良莠不齐及因萎缩病变与相邻组织之间边界较为模糊等引起分割困难的问题,提出具有多尺度深度监督思想的高度近视萎缩病变分割方法.首先开发优化算法使得眼底图像组织结构清晰、风格统一,降低复杂特征的区分难度.由于利用V-Net只能够得到较低的分割精度,因此,通过...