基于纹元森林和显著性先验的弱监督图像语义分割方法

弱监督语义分割任务常利用训练集中全体图像的超像素及其相似度建立图模型,使用图像级别标记的监督关系进行约束求解。全局建模缺少单幅图像结构信息,同时此类参数方法受到复杂度限制,无法使用大规模的弱监督训练数据。针对以上问题,该文提出一种基于纹元森林和显著性先验的弱监督图像语义分割方法。算法使用弱监督数据和图像显著性训练随机森林分类器用于语义纹元森林特征(Semantic Texton Forest, STF)的提取。测试时,先将图像进行过分割,然后提取超像素语义纹元特征,利用朴素贝叶斯法进行超像素标记的概率估计,最后在条件随机场(CRF)框架下结合图像显著性信息定义了新的能量函数表达式,将图像的标注(labeling)问题转换为能量最小化问题求解。在MSRC-21类数据库上进行了验证,完成了语义分割任务。结果表明,在并未对整个训练集建立图模型的情况下,仅利用单幅图像的显著性信息也可以得到较好的分割结果,同时非参模型有利于规模数据分析。     

结合空洞可分离卷积的多尺度医学影像分割算法

传统U-Net语义分割模型在医学影像领域具有广泛的应用,但该模型的准确率受限于单一尺度的预测模式以及上下采样引起的信息丢失。针对上述问题,本文基于U-Net编码—解码架构以及空洞可分离卷积提出了一种高低层级信息丰富的多尺度医学影像语义分割算法,该算法由特征提取网络以及多尺度语义分割预测网络两部分构成。特征提取网络使用空洞可分离卷积和类残差块分别替换原U-Net中上、下采样以及卷积块,在增加感受野的同时使信息得到最大化的保留;提出一个通道注意力机制,强化目标核心特征的表达以及无关背景区域的抑制;在多尺度上挖掘带有图像级全局上下文的卷积特征,进一步提高分割性能。本文在采集的胚胎以及DRIVE数据集上进行仿真实验,其结果表明,与U-Net及其衍生模型相比该方法具有更高的准确率和鲁棒性。     

一种新的多尺度深度学习图像语义理解方法研究

如何在深度学习中融合 图像的多尺度信息,是基于深度学习的视觉算法需要解决的一个关键问题。本文提出一种基 于多尺度交替 迭代训练的深度学习方法,并应用于图像的语义理解。算法采用卷积神经网络(CNN)从原始 图像中提取稠密性特征 来编码以每个像素为中心的矩形区域,将多个尺度图像交替迭代训练,能够捕获不同尺度下 的纹理、颜色和 边缘等重要信息。在深度学习提取特征分类结果的基础上,提出了一种结合超像素分割的方 法,统计超像 素块的主导类别,来校正分类错误的像素类别,同时描绘出目标区域边界轮廓,完成最终的 语义理解。在Stanford Background Dataset 8类数据集上验证了本文方法的有效性,准确 率达到77.4%。     

一种改进级联U-Net网络的结肠息肉分割算法

结肠镜图像中息肉的精确分割是诊断结肠癌的关键环节,针对目前结肠息肉分割算法存在孔洞、分割粗糙以及分割不完全的问题,提出了一种改进级联U-Net结构的结肠息肉分割算法。运用特征融合思想,设计了多尺度语义嵌入模块和残差模块,充分利用深、浅层特征的语义信息。引入注意力机制,在模型的级联处构建了改进空洞卷积模块,扩大卷积感受野并增强特征捕获能力。改进了卷积层模块和分割损失函数,提升模型的泛化性和鲁棒性。在Kvasir-SEG数据集上进行实验分析,相似系数、平均交并比、召回率和准确率分别达到了90.39%、88.34%、83.62%和95.12%。实验结果表明,该文所提算法改善了分割图像内部孔洞、边缘粗糙及分割不完全的问题,优于其他息肉分割算法。     

基于语义分割的多目标违禁品识别算法

基于深度学习的语义分割算法可以实现安检违禁品自动识别,并获得违禁品的位置、类别及形状信息。但传统的语义分割算法在面对违禁品尺寸不一且目标多样的识别任务时表现较差。针对该问题,本文提出了一种基于语义分割技术的多目标违禁品识别算法。编码阶段,设计使用空洞空间金字塔卷积模块（Atrous Spatial Pyramid Convolution Block, ASPC）,提升网络对于特征图多尺度信息的挖掘能力。同时引入注意力机制,对ASPC模块的特征提取过程进行监督,进一步提升模块的特征提取能力。解码阶段,受U-Net模型启发,采用逐级上采样操作,同时加入1×1卷积实现通道降维,减少计算量,提升模型运行速度。实验结果显示,本文提出的算法在多目标违禁品识别任务中表现良好,平均交并比（mIoU）得分78.62,处理单张图片用时（Time）68ms。      

基于多尺度信息融合的SAR图像建筑物提取

根据高分辨力合成孔径雷达(SAR)图像中建筑物的特性,提出了一种基于多尺度信息融合的建筑物提取方法。以非下采样轮廓波变换(NSCT)为多尺度分析框架,通过融合基于NSCT低频子带的多尺度区域分析结果提取潜在建筑物区域;同时,融合基于NSCT高频信息的边缘检测结果与均值比算子结果提取边缘结构信息;在此基础上,结合区域与边缘结构信息对虚警进行滤除,对漏检建筑物进行补充,完成建筑物提取。实验结果显示：该方法优于基于多特征融合的建筑物检测算法,在实验所用图像上的平均查全率达到94%,表明文中方法的有效性。     

基于SSD的实时轻量级无人机检测算法

针对当前无人机检测算法普遍不能做到快速准确检测的问题,提出了一种基于SSD的改进实时轻量级无人机检测算法--TSSD。首先,针对SSD算法的骨干网络权重参数量大的问题,改进得到一种轻量级的骨干网络。其次,针对SSD只利用多层特征图进行多尺度预测,而特征之间的联系没有被很好地融合利用,加入了一种特征增强模块来提高检测能力。在自建无人机数据集中进行的实验结果表明,提出的算法检测速度达到125f/s,远高于原始SSD的检测速度,且准确率比原始SSD也有所提升。     

基于改进Faster R-CNN的红外舰船目标检测算法

针对Faster R-CNN算法中对于红外舰船目标特征提取不充分、容易出现重复检测的问题,提出了一种基于改进Faster R-CNN的红外舰船目标检测算法.首先通过在主干网络VGG-16中依次引出三段卷积后的3个特征图,将其进行特征拼接形成多尺度特征图,得到具有更丰富语义信息的特征向量;其次基于数据集进行Anchor的...     

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。     

基于改进U-Net网络的腺体细胞图像分割算法

针对腺体图像在自动分割过程中由于多尺度目标和信息丢失影响导致准确率降低的问题,文中采用了一种引入注意力模块的全卷积神经网络模型。该模型遵循编码器-解码器结构,在编码网络中用空洞残差卷积层代替原有的普通卷积层,并添加空洞金字塔池;再在解码网络中加入注意力模块,使模型输出高分辨率特征图,提高对多尺度目标的分割精度。实验结果表明,提出的网络模型参数少分割精度高,对腺体图像的平均分割精度高达89.7%,具有较好的鲁棒性。     

基于多模态融合的2D MR脑肿瘤图像分割算法研究

针对不同模态MR脑肿瘤图像呈现的肿瘤状态差异以及卷积神经网络(convolutional neural networks, CNNs)提取特征局限性的问题,提出了一种基于多模态融合的MR脑肿瘤图像分割方法。分割模型以U-net网络为原型,创新一种多模态图像融合方式以加强特征提取能力,同时引入通道交叉注意力机制(channel cross transformer, CCT)代替U-net中的跳跃连接结构,进一步弥补深浅层次的特征差距与空间依赖性,有效融合多尺度特征,加强对肿瘤的分割能力。实验在BraTS数据集上进行了多目标分割结果验证,通过定量分析对比前沿网络分割结果,表明该方法确有良好的分割性能,其分割出三种肿瘤区域的Dice系数分别达到80%、74%、71%。     

基于类别注意力卷积网络的地物分类方法

在近期的研究发展中,语义分割取得了巨大的进步。但大多数方法都是从空间角度出发,来获取更加丰富的上下文信息。与以往的方法不同,本文提出了一种基于类别注意机制的特征融合方法,从类别角度出发,来获取全局上下文信息,并与其他特征信息进行融合,这种方法能够更好地表示图像中各类目标的特征,具有更好的类内聚合性。为此,本文使用了一种ACF（类别注意力特征）模块,以计算和构建图像中各类目标的类别中心,以此为基础得到了一个基于类别注意力的多特征融合语义分割网络,以实现更好的地物分类性能。算法使用ISPRS数据集进行实验,与其他算法进行对比,本文方法具有更好的性能表现。      

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。     

融合多尺度信息和跨维特征引导的轻量行人检测

针对复杂道路场景下行人检测精度与速度难以提升的问题,提出一种融合多尺度信息和跨维特征引导的轻量级行人检测算法。首先以高性能检测器YOLOX为基础框架,构建多尺度轻量卷积并嵌入主干网络中,以获取多尺度特征信息。然后设计了一种端到端的轻量特征引导注意力模块,采用跨维通道加权的方式将空间信息与通道信息融合,引导模型关注行人的可视区域。最后为减少模型在轻量化过程中特征信息的损失,使用增大感受野的深度可分离卷积构建特征融合网络。实验结果表明,相比于其他主流检测算法,所提算法在KITTI数据集上达到了71.03%的检测精度和80 FPS的检测速度,在背景复杂、密集遮挡、尺度不一等场景中都具有较好的鲁棒性和实时性。     

J-MSF: 一种新的多通道多尺度红外弱小目标检测算法

针对经典的基于深度学习的红外弱小目标检测算法存在目标信息在高层感受野消失导致无法检出的问题,提出一种新的基于多通道多尺度特征融合的红外弱小目标检测算法（J-MSF）。首先,该算法提出了一种新的多通道JAnet结构,基于此结构搭建了主干特征提取网络;其次,设计了下降门限式特征金字塔池化结构(DSPP),并提出了多尺度融合检测策略;最后,设计了高斯损失优化函数。实验结果表明,所提出的算法在“地/空背景下红外图像弱小飞机目标检测跟踪数据集”上的检测效果与YOLOv3、YOLOv4算法对比,检出率、整体AP值分别提升9.07%、9.89%和1.67%、3.16%,提出算法优于目前主流的检测算法,体现出了良好的鲁棒性和适应性,可以有效的应用于红外弱小目标的检测。     

引入自上向下特征融合的小目标检测算法

针对原始SSD(Single Shot Multibox Detector)算法未充分利用各特征层之间关系导致浅层特征层缺乏小目标语义信息的问题,为了提高对小目标的检测能力,提出了一种结合PANet多尺度特征融合网络和自上向下特征融合路径的TTB-SSD(Top to Bottom SSD)改进算法。首先,使用PANet多尺度特征融合网络对特征进行反复提取,从而获得丰富的多尺度语义信息;然后,使用一种深层特征融合模块将浅层特征层的空间信息传递到深层特征层,进而更准确地对小目标进行定位;最后,为了增强浅层特征层的语义信息,构造了自上向下的特征融合路径,从而强化浅层对小目标检测的准确率。实验结果表明,在PASCAL VOC2007测试集检测的mAP(Mean Average Precision)值达到80.5%,对目标的mAP较原始SSD提高了5.7%,证明了该算法对小目标检测的有效性。     

基于多级滤波的复杂背景下多尺度小目标检测

针对精确制导系统中目标尺度的不确定性带来的检测问题,在分析原始多级滤波器结构与传递函数频率特性的基础上,适当改进了多级滤波的结构,导出多个滤波结果,并提出了基于融合多级输出滤波结果的多尺度小目标检测算法.实验结果表明,该算法可以在没有目标尺度先验信息的情况下自适应地检测出多个小目标.     

基于深度网络的图像语义分割综述

图像语义分割不仅预测一幅图像中的不同类别,同时还定位不同语义类别的位置,具有重要的研究意义和应用价值.本文阐述了图像语义分割最新的研究成果和方法,从三个角度综述了基于深度卷积神经网络的图像语义分割模型,分别是基于候选区域模型、基于全卷积网络模型和基于弱监督学习的语义分割模型,对这三类模型的方法和结构进行了详细的研究和分析.并在PASCAL VOC 2012数据集上对一些代表性的语义分割算法的性能进行了比较分析.     

融合视觉机制和多尺度特征的小目标检测算法

针对SSD(Single Shot MultiBox Detector)目标检测算法对小目标检测能力不足的问题,提出一种引入视觉机制和多尺度语义信息融合的VFF-SSD(Vision Feature Fusion SSD)改进算法。为了增大浅层网络的感受野提高特征提取能力,首先在SSD浅层特征层中加入视觉机制,然后利用改进PANet(Path Aggregation Network)多尺度特征融合网络与深层特征增强网络得到新的特征层,旨在增强浅层网络的语义信息并加强深层特征的特征表达能力,最后应用注意力机制模块提高对重要信息的学习能力。实验结果表明,在PASCAL VOC2007测试集检测的mAP(Mean Average Precision)值达到81.1%,对数据集中小目标的mAP值较原SSD提高了6.6%。     

基于蒙特卡罗数据集均衡与鲁棒性增量极限学习机的图像自动标注

针对传统图像标注模型存在着训练时间长、对低频词汇敏感等问题,该文提出了基于蒙特卡罗数据集均衡和鲁棒性增量极限学习机的图像自动标注模型.该模型首先对公共图像库的训练集数据进行图像自动分割,选择分割后相应的种子标注词,并通过提出的基于综合距离的图像特征匹配算法进行自动匹配以形成不同类别的训练集.针对公共数据库中不同标注词的数据规模相差较大,提出了蒙特卡罗数据集均衡算法使得各个标注词间的数据规模大体一致.然后针对单一特征描述存在的不足,提出了多尺度特征融合算法对不同标注词图像进行有效的特征提取.最后针对传统极限学习机存在的隐层节点随机性和输入向量权重一致性的问题,提出了鲁棒性增量极限学习,提高了判别模型的准确性.通过在公共数据集上的实验结果表明：该模型可以在很短时间内实现图像的自动标注,对低频词汇具有较强的鲁棒性,并且在平均召回率、平均准确率、综合值等多项指标上均高于现流行的大多数图像自动标注模型.