改进的密集U型网络对视网膜血管的分割

针对视网膜血管分割中存在的细小血管像素模糊以及血管断裂的问题,本文提出一种改进的密集U型网络(dense residual U-shaped network,DRU-Net)。首先,结合残差结构和密集连接的优点提出了密集残差模块,并用其构建DRU-Net网络的编码层和解码层,充分提取目标特征;然后在网络底部添加由空洞卷积搭建的多路特征蒸馏模块(multi-characteristic distillation block,MCDB) ,提取不同尺度的图像特征信息;最后在网络的跳跃连接处引入双向卷积长短期记忆模块(bidirectional convolutional long and short-term memory,BConv LSTM) ,充分融合浅层和深层的特征 信息,输出完整的血管图。在公开的数据集DRIVE和CHASE_DB1上进行实验,分别取得了 0.966 9和0.976 4的准确度,同时AUC(area under curve)分别达到了0.983 9和0.986 7,证明网络具有较好的分割效果,拥有一定的应用价值。     

基于可变形和深度可分离卷积的立体匹配

针对传统卷积神经网络(convolutional neural network, CNN)在立体匹配过程中存在信息 损失和耗时等问题,提出了基于可变形和深度可 分离卷积的立体匹配算法。在特征提取过程中,利用可变形卷积和可变形卷积核构建残差网 络,完成自适 应学习,扩大有效感受野,从而适应物体的不同形变,获取更详细的特征,减少信息损失, 提高了匹配精 度。在特征聚合阶段,采用深度可分离卷积构建深度可分离聚合网络,在空间维度和通道维 度分别进行卷 积运算,以降低参数量和计算复杂度,保证了匹配实时性。在相关的数据集上进行测试,实 验结果表明, 算法的网络运行时间缩短为1.60 s,在KITTI 2015和 KITTI 2012数据集上三像素错误率分别为2.84%和 2.79%,在SceneFlow数据集上端点误差为1.59 %。相比其他基准网络,减少了网络模型的运算量同时算法精度有很大提升。     

用于视网膜血管分割的半监督深度学习框架北大核心CSCD

针对目前视网膜血管分割任务中伪标签质量参差不齐,获得高质量的伪标签需要经过筛选的问题,本文提出了一种新的用于视网膜血管分割的半监督深度学习框架。该框架采用分而治之的思想来处理数据,针对有标签数据,采用传统的深度学习方法;针对无标签数据,采用Mean teacher模型,通过对比同一输入的不同形态输出,让模型学习无标签数据之间的共同特征,避免了采用伪标签技术带来的筛选过程。本文将U型网络(u-neural networks,U-Net)、Dense-Net和Ladder-Net 3个基准网络放入该框架,在DRIVE和CHASEDB1数据集上进行训练测试,均取得了较好的分割效果,表明本文框架具有提高网络区分不同阈值像素的能力。     

基于CTCNet对球结膜进行糖尿病视网膜病变分类

糖尿病视网膜病变(diabetic retinopathy, DR)是一种糖尿病性微血管病变,会在球结膜微血管上有所体现,球结膜血管图像的获取比眼底图像更加便捷,但微血管的特征变化微小且难以量化。为了能够对患者进行早期辅助诊断,本文依据球结膜微血管形态与DR的关联,首先对球结膜图像进行预处理,使用限制对比度自适应直方图均衡(contrast limited adaptive histogram equalization, CLAHE)算法进行图像增强,随机处理使数据增强,然后结合卷积神经网络(convolutional neural network, CNN)和Transformer各自的网络优势构建CTCNet,对处理后的球结膜血管图像进行DR分类,分类准确率达到了97.44%,敏感度97.69%,特异性97.11%,精确度97.69%,通过实验对比CNN和Transformer, CTCNet网络性能优于其他模型,能够有效识别DR。     

融合双层注意力与多流卷积的肌电手势识别记忆网络

针对表面肌电信号(surface electromyography, sEMG)手势识别使用卷积神经网络(convolutional neural network, CNN)提取特征不够充分,且忽略时序信息而导致识别精度不高的问题,本文创新性地提出了一种融合双层注意力与多流卷积神经网络(multi-stream convolutional neural network, MS-CNN)的sEMG手势识别记忆网络模型。首先,利用滑动窗口生成的表面肌电图像作为该模型的输入;然后在MS-CNN中嵌入通道注意力层(channel attention module, CAM),弱化无关信息,使网络能够更加专注sEMG的有效特征;其次,通过长短期记忆网络(long short term memory network, LSTM)对输入的特征进行时序上的激励,关注更多sEMG的时序信息,让网络在时间维度上拥有更强的学习能力;最后,采用时序注意力(time-sequence attention, TSA)层对LSTM的状态进行关注,从而更好地学习重要肌肉信息,提高手势识别精度。在NinaPro数据集上...     

二值化身份感知图卷积神经网络北大核心CSCD

针对有限的内存资源导致图神经网络(graph neural network, GNN)无法完全加载属性图的问题,文中提出了二值化身份感知图卷积神经网络(binary identify-aware graph convolutional network, BID-GCN)。该网络通过在消息传递过程中递归地考虑节点的信息,为了获得一个给定的节点的嵌入,BID-GCN将提取以该节点为中心的自我网络,并进行多轮的异构消息传递,在自我网络的中心节点上应用与其他节点不同的参数。在消息传递过程中,对网络参数和输入节点特征进行二值化,并将原始的矩阵乘法修改为二值化以加速运算。通过理论分析和实验评估,BID-GCN可以减少网络参数和输入数据的平均约36倍的内存消耗,并加快引文网络上平均约49倍的推理速度,可以提供与全精度基线相当的性能,较好地解决内存资源有限的问题。     

基于卷积神经网络与注意力机制的高光谱图像分类

由于浅层卷积神经网络(convolutional neural network,CNN)模型感受野的限制,无法捕获远距离特征,在高光谱图像 (hyperspectral image,HSI) 分类问题中无法充分利用图像空间-光谱信息,很难获得较高精度的分类结果。针对上述问题,本文提出了一种基于卷积神经网络与注意力机制的模型(model based on convolutional neural network and attention mechanism,CNNAM),该模型利用CA (coordinate attention)对图像通道数据进行位置编码,并利用以自注意力机制为核心架构的Transformer模块对其进行远距离特征提取以解决CNN感受野的限制问题。CNNAM在Indian Pines和Salinas两个数据集上得到的总体分类精度分别为97.63%和99.34%,对比于其他模型,本文提出的模型表现出更好的分类性能。另外,本文以是否结合CA为参考进行了消融实验,并证明了CA在CNNAM中发挥重要作用。实验证明将传统CNN与注意力机制相结合可以在HSI分类问题中获得更高的分类精度。     

一种新的视网膜血管网络自动分割方法

提出了一种基于脉冲耦合神经网络(PCNN)和分布式遗传算法(DGA)的视网膜血管自动分割方法.首先采用二维高斯匹配滤波器预处理以增强血管,然后采用DGA快速搜索出PCNN的最佳参数设置值并运用PCNN分割出增强图像的血管网络,最后对分割得到的血管网络结合区域连通性特征,采用面积滤波算子滤除噪声,提取出最终的血管网络.通过在国际上公开的Hoover眼底图像库中的实验,结果表明,该方法在血管分支提取和算法有效性方面明显优于Hoover算法,具有较高的临床应用价值.     

基于CRNN混合神经网络的多语种识别

在语种识别过程中,为提取语音信号中的空间特 征以及时序特征,从而达到提高多语 种识别准确率的目的,提出了一种利用卷积循环神经网络(convolutional recurrent neural network,CRNN)混合神经网络的多语种识别模型。该模型首先提 取语音信号的声学特征;然后将特征输入到卷积神经网络(convolutional neural network,CNN) 提取低维度的空间特征;再通过空 间金字塔池化层(spatial pyramid pooling layer,SPP layer) 对空间特征进行规整,得到固定长度的一维特征;最后将其输入到循环神经 网络(recurrenrt neural network,CNN) 来判别语种信息。为验证模型的鲁棒性,实验分别在3个数据集上进行,结果表明:相 比于传统的CNN和RNN,CRNN混合神经网络对不同数据集的语种识别 准确率均有提高,其中在8语种数据集中时长为5 s的语音上最为明显,分别提高了 5.3% 和6.1%。     

一种基于改进的PCNN的视网膜血管树提取方法

根据脉冲耦合神经网络（PCNN）动态点火特性和视网膜血管网络区域结构特征,提出了一种基于改进型PCNN（IPCNN）的视网膜血管树提取方法。该方法对二维高斯匹配滤波预处理增强后的眼底图像运用IPCNN分割出增强图像的血管网络,然后对分割得到的血管网络结合区域连通性特征,采用长度滤波算子滤除噪声,提取出最终的血管树。通过...     

基于深度卷积神经网络的图上半监督极化SAR图像分类算法

为实现在只有少量标记数据情况下的高质量的图像分类,本文提出了一种基于深度卷积神经网络的图上半监督极化SAR图像分类算法.该算法将极化SAR图像建模为无向图,并基于该无向图,定义了包含半监督项,卷积神经网络项和类标光滑项的能量函数.算法所采用的卷积神经网络提取抽象的数据驱动的极化特征.半监督项约束了有标记像素的类标在分类过程中保持不变.类标光滑项约束了像素间类标的光滑性.基于对PauliRGB图像进行超像素分割而产生的初始化类标图,交替迭代优化所定义的能量函数直至其收敛.在两幅真实极化SAR图像上的实验结果表明,该算法达到了优异的分类效果,其性能优于当前已有算法.     

一种有效融合多尺度特征的图像语义分割方法

卷积神经网络在高级计算机视觉任务中展现出强 大的特征学习能力,已经在图像语义 分割任务 中取得了显著的效果。然而,如何有效地利用多尺度的特征信息一直是个难点。本文提出一 种有效 融合多尺度特征的图像语义分割方法。该方法包含4个基础模块,分别为特征融合模块(feature fusion module,FFM)、空 间信息 模块(spatial information module,SIM)、全局池化模块(global pooling module,GPM)和边界细化模块(boundary refinement module,BRM)。FFM采用了注意力机制和残差结构,以提高 融合多 尺度特征的效率,SIM由卷积和平均池化组成,为模型提供额外的空间细节信息以 辅助定 位对象的边缘信息,GPM提取图像的全局信息,能够显著提高模型的性能,BRM以残差结构为核心,对特征图进行边界细化。本文在全卷积神经网络中添加4个基础模块, 从而有 效地利用多尺度的特征信息。在PASCAL VOC 2012数据集上的实验结 果表明该方法相比全卷积神 经网络的平均交并比提高了8.7%,在同一框架下与其他方法的对比结 果也验证了其性能的有效性。     

基于多尺度多路径FCN的视网膜血管分割

视网膜血管的形态结构信息可以为糖尿病、高血压等疾病提供诊断依据。提出了一种基于多尺度多路径的全卷积神经网络的视网膜血管分割方法。首先,利用空洞卷积代替池化层和上采样操作,在不增加参数的情况下增加感受野,避免了细节信息的丢失;其次,通过使用不同空洞率的空洞卷积实现图像数据的多尺度特征提取,充分学习图像的多尺度特征,避免网络过深,并提升了细小血管的提取能力;同时,利用跳层结构在网络中建立多条信息流通路径,通过多路径信息流充分传递多尺度特征信息,提高网络预测效果。实验结果表明,该算法在DRIVE数据集上的平均准确度、灵敏度和特异性分别为95.46%.81.24%,97.77%,取得了较好的视网膜血管的分割效果。     

通道门控Res2Net卷积神经网络自动调制识别

针对低信噪比条件下自动调制识别准确率不高的问题,提出了通道门控Res2Net卷积神经网络自动调制识别模型。该模型主要由二维卷积神经(Two-dimensional Convolutional Neural Network, 2D-CNN)网络、多尺度残差网络(Residual 2-network, Res2Net)、压缩与激励网络(Squeeze-and-Excitation Network, SENet)和长短期记忆(Long Short-Term Memory, LSTM)网络组成,通过卷积从原始I/Q数据中提取多尺度特征,结合门控机制对特征通道进行权重调整,并利用LSTM对卷积所得特征进行序列建模,确保数据特征被有效挖掘,从而提升自动调制识别的准确率。在基准数据集RML2016.10a下的调制识别实验表明,所提模型在信噪比为12 dB时识别精度为92.68%,在信噪比2 dB以上时平均识别精度大于91%,较经典CLDNN模型、LSTM模型和同类型PET-CGDNN模型、CGDNet模型能取得更高的调制类型识别准确率。     

基于多尺度注意力CNN的SAR遥感目标识别

目标识别是合成孔径雷达（Synthetic Aperture Radar,SAR）图像解译的重要步骤。鉴于卷积神经网络（Convolutional Neural Network, CNN）在自然图像分类领域表现优越,基于CNN的SAR图像目标识别方法成为了当前的研究热点。SAR图像目标的散射特征往往存在于多个尺度当中,且存在固有的噪声斑,含有冗余信息,因此,SAR图像目标智能识别成为了一项挑战。针对以上问题,本文提出一种多尺度注意力卷积神经网络,结合多尺度特征提取和注意力机制,设计了基于注意力的多尺度残差特征提取模块,实现了高精度的SAR遥感图像目标识别。该方法在MSTAR数据集10类目标识别任务中的总体准确率达到了99.84%,明显优于其他算法。在测试集加入4种型号变体后,10类目标识别任务中的总体准确率达到了99.28%,验证了该方法在复杂情况下的有效性。     

基于全卷积神经网络的SAR图像目标分类

近年来,卷积神经网络(Convolutional Neural Network,CNN)在合成孔径雷达(Synthetic Aperture Radar,SAR)图像目标分类中取得了较好的分类结果。CNN结构中,前面若干层由交替的卷积层、池化层堆叠而成,后面若干层为全连接层。全卷积神经网络（All Convolutional Neural Network, A-CNN）是对CNN结构的一种改进,其中池化层和全连接层都用卷积层代替,该结构已在计算机视觉领域被应用。针对公布的MSTAR数据集,提出了基于A-CNN的SAR图像目标分类方法,并与基于CNN的SAR图像分类方法进行对比。实验结果表明,基于A-CNN的SAR图像目标分类正确率要高于基于CNN的分类正确率。     

多尺度特征与双注意力机制的高光谱影像分类

针对经典卷积神经网络(convolutional neural network,CNN) 的高光谱影像分类方法存在关键细节特征表现不足、训练需要大量样本等问题,提出一种基于多尺度特征与双注意力机制的高光谱影像分类方法。首先,利用三维卷积提取影像的空谱特征,并采用转置卷积获得特征的细节信息;然后,通过不同尺寸的卷积核运算提取多尺度特征并实现不同感受野下多尺度特征的融合;最后,设计双注意力机制抑制混淆的区域特征,同时突出区分性特征。在两幅高光谱影像上进行的实验结果表明:分别在每类地物中 随机选取10%和0.5%的样本作为训练样本,提出模型的总体分类精度分别提高到99.44%和98.86%;对比一些主流深度学习分类模型,提出模型能够关注于对分类任务贡献最大的关键特征,可以获取更高的分类精度。