融合残差上采样结构的P2Net无监督单目深度估计

单目深度估计是计算机视觉领域中的一个基本问题, 面片匹配与平面正则化网络(P²Net)是现阶段最先进的无监督单目深度估计方法之一. 由于P²Net中深度预测网络所采用的上采样方法为计算过程较为简单的最近邻插值算法, 使得预测深度图的生成质量较差. 因此, 本文基于多种上采样算法构建出残差上采样结构来替换原网络中的上采样层, 以获取更多特征信息, 提高物体结构的完整性. 在NYU-Depth V2数据集上的实验结果表明, 基于反卷积算法、双线性插值算法和像素重组算法的改进P²Net网络相较原网络在均方根误差RMSE指标上分别降低了2.25%、2.73%和3.05%. 本文的残差上采样结构提高了预测深度图的生成质量, 降低了预测误差.     

一种高效的车体表面损伤检测分割算法

车体表面损伤检测是计算机视觉中的经典问题。车体表面损伤检测的主要瓶颈在于图像中损伤实例的不同尺度影响了分割的精度与效率。本文采用单阶段语义分割网络（YOLACT⁺⁺）进行车体表面的损伤检测,通过结合EfficientNet设计主干网络提高分割效率,并通过改进损失函数优化YOLACT⁺⁺中目标实例Mask的生成,实验中用深度学习标注实验数据集进行训练测试。实验表明,改进后的YOLACT⁺⁺降低了Mask生成误差,检测的实时帧率提高到35帧/s,同时也提高了YOLACT⁺⁺进行实例分割的精度。     

基于卷积神经网络的岩心FIB-SEM图像分割算法

岩心聚焦离子束扫描电镜(FIB-SEM)图像存在灰度分布不均及孔隙内局部高亮等现象,采用传统图像分割算法所得孔隙分割精度较低,而基于轮廓的分割算法需对孔隙进行人工标记,操作繁琐且无法精确提取孔隙。提出一种利用卷积神经网络的端到端岩心FIB-SEM图像分割算法。结合光流法与分水岭分割图像标注法构建岩心FIB-SEM数据集,联合ResNet50残差网络、通道和空间注意力机制提取特征信息,采用改进的特征金字塔注意力模块提取多尺度特征,利用亚像素卷积模块经上采样获取更精细的孔隙边缘并恢复为原始分辨率。实验结果表明,与阈值分割算法和基于主动轮廓的岩心FIB-SEM分割算法相比,该算法分割精度更高且无需人工操作,其平均像素精度和平均交并比分别达到90.00%和85.81%。     

基于SIFT的岩石薄片图像拼接

为了解决传统的基于尺度不变特征变换(SIFT)算法的图像拼接方法无法使用SIFT特征匹配算法对岩石薄片图像中的空白区域图像进行特征提取,进而影响整个岩石薄片图像拼接的问题,在尺度不变特征变换匹配算法的基础上,提出了一种将岩石薄片图像的行列中心位置作为拼接基准点的图像拼接方法。该方法改进了特征点的提取方式、变换矩阵的计算顺序以及矩阵优化的顺序,并利用相邻图像之间的位置关系估计出空白区域图像的变换矩阵,实现了整个岩石薄片图像的拼接。实验结果表明,该方法可以较好地完成岩石薄片图像中空白图像的拼接,能够较为完整地保留整个岩石薄片的纹理信息,具有一定的实际应用价值。     

模糊熵的区域合并和图割的快速矿岩分割

目的 针对现有区域合并和图割的结合算法没有考虑矿岩图像模糊特性,导致分割精度和运行效率较低,模糊边缘无法有效分割的问题,利用快速递推计算的最大模糊2-划熵信息设置以区域为顶点的图割模型似然能来解决。方法 首先利用双边滤波器和分水岭算法对矿岩图像进行预处理,并将其划分为若干一致性较好的区域;然后利用图像在计算最大模糊2-划分熵时,目标和背景的模糊隶属度函数来设计图割能量函数似然能,使得能量函数更接近模糊图像的真实情况,期间为了提高最大模糊2-划分熵值的搜索效率,提出了时间复杂度为O（n²）的递推算法将模糊熵的计算转化为递推过程,并保留不重复的递推结果用于后续的穷举搜索;最后利用设计的图割算法对区域进行标号,以完成分割。结果 本文算法的分割精度较其他区域合并和图割结合算法提高了约23%,分割后矿岩颗粒个数的统计结果相对于人工统计结果,其误差率约为2%,运行时间较其他算法缩短了约60%。结论 本文算法确保精度同时,有效提高矿岩图像的分割效率,为自动化矿岩图像高效分割的工程实践提供重要指导依据。     

基于MAU-Net的CT多器官分割

基于计算机断层扫描(CT)图像的多器官精准分割能够准确诊断病灶, 快速制定治疗计划, 提高临床工作的效率. 传统分割算法针对形变大、体积较小且边缘模糊的器官分割效果相对较差. 本文提出了一种改进的U-Net的医学图像分割网络(MAU-Net), 通过引入两个模块, 旨在实现对多器官的精准分割. 多尺度空洞卷积模块通过不同内核大小实现捕捉目标器官多尺度特征. 动态注意力模块精确提取重要特征实现分支间的权重平衡. 通过消融实验和其他主流网络的对比实验, 验证了MAU-Net的优越性. 相比于传统的U-Net模型, MAU-Net在所有器官上平均Dice相关系数(DSC)提高了3.39%, 平均95%豪斯多夫距离(HD)降低了4.84 mm. MAU-Net在多器官分割任务中展现了出色的鲁棒性和应用潜力, 有助于提高临床工作效率和医疗诊断的准确性.     

基于改进UNet3+的岩心图像颗粒提取算法

在石油勘探过程中, 岩心颗粒是研究地质层序、评估油气含量以及认识地质构造的有效资料, 对岩心颗粒图像进行颗粒提取有利于地质研究人员后续的深入分析. 岩心颗粒图像通常存在颗粒边缘模糊、背景与颗粒色彩复杂的问题. 为了改善岩心颗粒提取的效果, 本文设计了一种基于改进UNet3+的岩心图像颗粒提取算法. 该算法在UNet3+的每个编码层后加入感受野模块(RFB)来扩大网络的感受野, 从而有效地解决网络因感受野受限而导致的分割精度低的问题, 并在RFB模块后嵌入了卷积块注意力模块(CBAM)使网络更加精确地聚焦于目标区域, 提高目标区域的特征权重. 实验结果表明, 改进后的算法在岩心颗粒图像上具有良好的分割效果, 相比原始UNet3+网络, 分别在mIoU、mPA和FWIoU上提升了5.43%、2.99%和5.34%.     

结合同义向量聚合和特征多类别的KNN分类算法

特征选择是文本分类的关键阶段,其选择过程将影响文本分类速度与精度。χ²统计量能很好地体现词和类别之间的关系,是文本分类领域特征提取阶段的重要方法之一。分析了χ²统计量在文本分类中的应用,发现CHI向量所表达的与各类别关系的特征词无法全面表达出此类的概念含义,依赖于训练集中出现的特征情况,且该向量仅用于特征选择阶段;针对χ²统计量特征词的表达局限及其向量没有得到充分利用的问题,提出结合同义向量聚合和特征多类别的改进KNN分类算法,该方法能够综合考虑特征所表达的含义,且通过特征集多类别矩阵使CHI向量也能在分类阶段起到提高整个算法效率的作用。实验结果与分析表明,该改进算法明显提高了文本分类效率,并且提高了分类的精度。     

融合分割先验的多图像目标语义分割

目的 在序列图像或多视角图像的目标分割中，传统的协同分割算法对复杂的多图像分割鲁棒性不强，而现有的深度学习算法在前景和背景存在较大歧义时容易导致目标分割错误和分割不一致。为此，提出一种基于深度特征的融合分割先验的多图像分割算法。方法 首先，为了使模型更好地学习复杂场景下多视角图像的细节特征，通过融合浅层网络高分辨率的细节特征来改进PSPNet-50网络模型，减小随着网络的加深导致空间信息的丢失对分割边缘细节的影响。然后通过交互分割算法获取一至两幅图像的分割先验，将少量分割先验融合到新的模型中，通过网络的再学习来解决前景/背景的分割歧义以及多图像的分割一致性。最后通过构建全连接条件随机场模型，将深度卷积神经网络的识别能力和全连接条件随机场优化的定位精度耦合在一起，更好地处理边界定位问题。结果 本文采用公共数据集的多图像集进行了分割测试。实验结果表明本文算法不但可以更好地分割出经过大量数据预训练过的目标类，而且对于没有预训练过的目标类，也能有效避免歧义的区域分割。本文算法不论是对前景与背景区别明显的较简单图像集，还是对前景与背景颜色相似的较复杂图像集，平均像素准确度（PA）和交并比（IOU）均大于95%。结论 本文算法对各种场景的多图像分割都具有较强的鲁棒性，同时通过融入少量先验，使模型更有效地区分目标与背景，获得了分割目标的一致性。     

A*算法改进算法及其应用

路径优化问题是现代生活和工作中的一个重要而复杂的问题,路径优化算法则是解决路径优化问题并推广应用路径优化问题的关键。在回顾Dijkstra算法和A^*算法的基础上,提出了A^*改进算法,并结合例子对算法求解过程进行说明。最后编程实现了Dijkstra算法、A^*算法和A^*改进算法,并对运行结果进行比较分析。     

面向图像集分类的切空间稀疏表示算法

目的 在基于图像集的分类任务中,用SPD （symmetric positive definite）矩阵描述图像集,并考虑所得到的黎曼流形,已被证明对许多分类任务有较好的效果。但是,已有的经典分类算法大多应用于欧氏空间,无法直接应用于黎曼空间。为了将欧氏空间的分类方法应用于解决图像集的分类,综合考虑SPD流形的LEM （Log-Euclidean metric）度量和欧氏空间分类算法的特性,实现基于图像集的分类任务。方法 通过矩阵的对数映射将SPD流形上的样本点映射到切空间中,切空间中的样本点与图像集是一一对应的关系,此时,再将切空间中的样本点作为欧氏空间中稀疏表示分类算法的输入以实现图像集的分类任务。但是切空间样本的形式为对称矩阵,且维度较大,包含一定冗余信息,为了提高算法的性能和运行效率,使用NYSTRÖM METHOD和（2D）²PCA （two-directional two-dimensional PCA）两种方法来获得包含图像集的主要信息且维度更低的数据表示形式。结果 在实验中,对人脸、物体和病毒细胞3种不同的对象进行分类,并且与一些用于图像集分类的经典算法进行对比。实现结果表明,本文算法不仅具有较高的识别率,而且标准差也相对较小。在人脸数据集上,本文算法的识别率可以达到78.26%,比其他算法高出10%左右,同时,具有最小的标准差2.71。在病毒数细胞据集上,本文算法的识别率可以达到58.67%,在所有的方法中识别率最高。在物体识别的任务中,本文算法的识别率可以达到96.25%,标准差为2.12。结论 实验结果表明,与一些经典的基于图像集的分类算法对比,本文算法的识别率有较大的提高且具有较小的标准差,对多种数据集有较强的泛化能力,这充分说明了本文算法可以广泛应用于解决基于图像集的分类任务。但是,本文是通过（2D）²PCA和NYSTRÖM METHOD对切空间中样本进行降维来获得更低维度的样本,以提高算法的运行速度和性能。如何直接构建维度更低,且具有判别性的SPD流形将是下一步的研究重点。     

A weighted H1 seminorm regularization method for Fredholm integral equations of the first kind

Many problems in mathematics and engineering lead to Fredholm integral equations of the first kind, e.g. signal and image processing. These kinds of equations are difficult to solve numerically since they are ill-posed. Therefore, regularization is required to obtain a reasonable approximate solution. This paper presents a new regularization method based on a weighted H¹ seminorm. Details of numerical implementation are given. Numerical examples, including one-dimensional and two-dimensional integral equations, are presented to illustrate the efficiency of the proposed approach. Numerical results show that the proposed regularization method can restore edges as well as details.     

宽带噪声激励下带有分数阶控制器的强非线性系统的随机平均技术

运用随机平均法研究了宽带噪声激励下带有分数阶PI~λD~μ控制器的强非线性系统.首先,应用广义谐波平衡技术,将分数阶PI~λD~μ控制力分解为幅值依赖的等效拟线性阻尼力和拟线性回复力,得到了受控整数阶等效非线性系统.然后,运用基于广义谐和函数的随机平均法得到关于幅值的平均伊藤微分方程.最后,建立并求解相应的简化Fokker-Planck-Kolmogorov(FPK)方程,得到稳态概率密度函数.作为算例,考察了Duffing-van de Pol振子.数值结果表明随机平均法能够达到较高的精度,分数阶PI~λD~μ控制器能够对系统响应进行有效的控制.此外,宽带噪声参数ξ_i、ω_i及D_i改变时,本文提出的方法仍具有较好的适用性,分数阶控制器仍同样具有非常好的控制效果.     

利用分块相似系数构造感知图像Hash

提出一种基于图像分块相似系数的感知稳健图像Hash.先对图像预处理,再进行重叠分块,在密钥控制下,利用高斯低通滤波器生成伪随机参考图像块,分别计算每个分块与参考图像块的相关系数得到图像特征序列.依此将相邻两个分块特征值合并以缩短Hash长度,同时对压缩后的特征序列进行重排,进一步提高图像Hash的安全性.最后对归一化特征值进行量化,并运用Huffman方法对其编码,进一步压缩Hash长度.理论分析和实验结果表明,该图像Hash方法对JPEG压缩、适度的噪声干扰、水印嵌入、图像缩放以及高斯低通滤波等常见图像处理有较好的鲁棒性,能有效区分不同图像,冲突概率低,可用于图像篡改检测.     

旋转不变的X线图像相关度拼接

针对现有X线图像拼接方法中分别存在的需要固定标志物、鲁棒性差及全景图像存在伪影等问题,提出一种旋转不变的图像自动拼接方法.基于特征点配准,结合改进的、旋转不变的相关度法进行特征匹配,对图像重合度要求较低.在图像融合中则采用2维动态权值和平衡曝光度等策略.经实验验证,本文配准算法在保证结果准确性的同时提高了鲁棒性;本文融合算法可有效地平衡曝光度差异,并避免拼接伪影,极大地提高了全景图像质量.     

分数阶微分的CIE L*a*b*颜色空间边缘检测

由于分数阶微积分在细节加强处理方面具有良好的性能,其在边缘检测中的应用正在逐渐增多.目前用分数阶微积分进行边缘检测的研究中大多在RGB空间中进行,但由于RGB颜色空间中亮度信息和色度信息不能相互分离,在其中进行边缘提取不能综合得到亮度边缘和色度边缘,所以分数阶微积分在其他亮度信息和色度信息分开的颜色空间中的应用研究具有一定的理论意义和实际价值.为了综合利用图像的颜色信息,在CIE L*a*b*颜色空间中利用分数阶微分进行边缘检测.相比于直接在RGB颜色空间中得到的边缘,本文方法提取到的图像边缘更符合人眼的视觉感知,边缘的连续性以及抗干扰性也更好.通过与其他经典算法的对比分析表明,本文方法存在明显的优势.     

图像拼接技术综述*

给出了图像拼接的一般流程,在此基础上将图像拼接技术分为两个关键技术——图像配准技术和图像融合技术,并分别对图像配准技术和图像融合技术的经典算法及最新算法作一概述和比较。     

鱼眼图像校正和配准算法研究

提出一种对鱼眼图像进行校正和配准的算法。首先把鱼眼图像从相等距离投影模型映射到参数化球面投影模型,使得合成球面全景图成为一个平移求解问题。然后使用非线性优化算法进行图像的配准。在合成场景的球面全景图以后,通过重投影球面全景图到视平面来完成虚拟场景的实时漫游。     

汉字意象思维在插画中的应用

汉字从创始至今走过了漫长的历史,它是目前世界上仅存的表意形文字。汉字在造字思维上注重形意结合——以意造形、以形表意,这种思维贯穿了我们的历史和文化。文章以汉字的造字思维为切入点,重点分析了汉字中的意象思维及其在插画中的应用,这种意象思维为我们提供了极为广阔的创作空间。