一种改进的高分辨率遥感图像语义分割模型

本文针对高分辨率遥感图像的特点,设计了一种端到端的语义分割网络结构模型,高分辨率遥感图像可得到两种图像数据,采用resnet网络对两种图像的特征分别进行提取,并在不同的特征层上进行数据融合,在网络结构的设计中引入了空间位置注意力模块和通道注意力模块,并对底层特征使用不同扩张率的空洞卷积神经网络进行多尺度融合,得到一种新的高分辨率遥感图像语义分割模型,通过对最终的预测性能分析,相比FCN、Unet、Segnet、DeeplabV3+等流行的语义分割模型,该模型在高分辨率遥感图像的预测中具有一定的优势。     

基于多尺度融合注意力改进UNet的遥感图像水体分割

针对遥感图像水体分割任务，提出了一种多尺度融合注意力模块改进的UNet网络——A-MSFAM-UNet，该方法在GF-2遥感图像水体分割任务中实现了端到端高分辨率遥感图像水体分割。首先，针对以往注意力模块全局池化操作带来的局部信息不敏感问题，设计了一种多尺度融合注意力模块（MSFAM），该模块使用点卷积融合通道全局信息、深度可分离卷积弥补全局池化造成的信息丢失。MSFAM用于UNet跳跃连接后的特征融合部分重新分配特征点权重以提高特征融合效率，增强网络获取不同尺度信息的能力。其次，空洞卷积用于VGG16主干网络扩展感受野，在不损失分辨率的情况下聚合全局信息。结果表明，A-MSFAM-UNet优于其他通道注意力（SENet、ECANet）改进的UNet，在GF-2水体分割数据集上平均交并比（MIoU）、平均像素精度（MPA）和准确率（Acc）分别达到了96.02%、97.98%和99.26%。     

基于3D全卷积网络的腹部动脉CTA分割算法

目前卷积神经网络已成为腹部动脉血管分割领域的研究热点,但经典的卷积网络存在分割精度低和分割血管不连续的问题。为此,文中提出了基于改进3D全卷积网络的腹部动脉血管分割算法。该方法在网络的编码路径上构造不同尺度的侧输入,并将侧输入卷积后的图像与下采样卷积后的图像进行融合,提取更多的特征信息。同时,网络中嵌入了新的多尺度特征提取模块,该模块将通道注意力与密集扩张卷积进行了融合,有效地捕获了更高层次的特征信息。对腹部动脉血管进行分割的结果表明,与其他分割方法相比,所提方法在直观性和定量性上均有提高,证明了该方法能够提升血管分割精度。     

改进多图谱配准的三维医学图像分割算法

为提高海马体分割精度与时间效率，在多图谱分割(Multi-Atlas Segmentation, MAS)脑部图像的配准阶段提出可变形配准网络EDUNet。针对浮动图像与固定图像，进行数据预处理，使其受到外界的影响最小，在配准阶段，用ANTs代替传统“粗”配准，利用卷积神经网络(Convolutional Newral Nerwork, CNN)改进“精”配准，对配准场进行估计，并引入注意力机制及空洞卷积模块。注意力机制用于自动学习和优化注意力特征，加强特征表达能力；空洞卷积扩大感受野，获取多尺度信息；配准中使用端到端网络，减少配准时间、提高配准效率。算法在OASIS数据集与LBPA40数据集进行了验证，配准精度可达0.786 3,使用基于局部二元模式的特征提取方法进行标签融合后，最终分割精度较其他方法提升3%～10%,验证了算法的有效性和准确性。     

基于改进DeepLabV3+的遥感影像语义分割方法

针对普通卷积神经网络在遥感图像分割中小目标识别度不高、分割精度低的问题，提出了一种结合特征图切分模块和注意力机制模块的遥感影像分割网络AFSM-Net。首先在编码阶段引入特征图切分模块，对每个切分的特征图进行放大，通过参数共享的方式进行特征提取；然后，将提取的特征与网络原输出图像进行融合；最后，在网络模型中引入注意力机制模块，使其更关注图像中有效的特征信息，忽略无关的背景信息，从而提高模型对小目标物体的特征提取能力。实验结果表明，所提方法的平均交并比达到86.42%，相比于DeepLabV3+模型提升了3.94个百分点。所提方法充分考虑图像分割中小目标的关注度，提升了遥感图像的分割精度。     

多尺度密集注意力网络用于视网膜血管分割

针对视网膜血管分割中有标签图像数据有限、血管结构复杂尺度不一且易受病变区域干扰等问题，提出一种多尺度密集注意力网络用于视网膜血管分割。首先，以U-Net架构为基础，引入并行空间和通道挤压激励注意力密集块（scSE-DB）代替传统卷积层，加强特征传播能力，实现了对特征信息的双重校准，使模型能更好地识别血管像素；其次，在网络底端嵌入级联空洞卷积模块，以捕获多尺度血管特征信息，提升网络获取深层语义特征的能力；最后，在公共数据集DRIVE、CHASE＿DB1和STARE上进行实验，所提网络的准确率分别为96.50%、96.62%和96.75%，灵敏度分别为84.17%、83.34%和80.39%，特异性分别为98.22%、97.95%和98.67%。所提网络的整体分割性能优于现有多数先进算法。     

基于改进U-net的金属工件表面缺陷分割方法

针对金属工件表面缺陷分割精度低的问题，通过对工件表面图像缺陷特征研究，提出以U-net为基础，结合多尺度自适应形态特征提取模块及瓶颈注意力模块的工件表面缺陷分割模型。首先，在网络中嵌入多特征注意力有效聚合模块，提高信息的利用率，提取更多相关特征，从而高精度地提取缺陷目标。然后，在网络中引入瓶颈注意力模块，增加缺陷目标的权重，优化特征的提取，获取更多的特征信息，从而获得更好的分割精度。改进后的网络平均精度达到0.8749，比原网络相比提高了2.92%，平均交并比达到0.8625，提高了3.72%。与原始网络相比，改进后的网络具有更好分割的精度，可以获得更好的分割结果。     

多尺度特征融合U-Net的遥感影像黑臭水体智能检测

研究采用卫星遥感技术获取高分辨率遥感影像水体样本数据集,基于深度卷积神经网络从高分辨遥感影像中提取水体并进行黑臭水体智能监测,提出了一种改进U-Net的黑臭水体检测网络模型(IWDNet)。基于U-Net结构引入跳跃式多尺度特征融合,结合通道注意力机制、卷积注意力模块、通道与空间注意力机制生成不同多尺度特征融合注意力机制(MFFAM)模块进行对比,并引入空洞卷积扩大网络感受野,最终实现黑臭水体的识别检测。实验证明：基于跳跃式多尺度融合与CBAM注意力机制的黑臭水体检测网络(MFFCBAM-IWNet)模型有效提升了识别精度,在高分辨遥感影像水体样本数据集上表现最佳,总体精度达98.56%,Kappa系数达0.978 4。     

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。     

基于改进U-Net网络的甲状腺结节超声图像分割方法

针对甲状腺结节尺寸多变、超声图像中甲状腺结节边缘模糊导致难以分割的问题,该文提出一种基于改进U-net网络的甲状腺结节超声图像分割方法。该方法首先将图片经过有残差结构和多尺度卷积结构的编码器路径进行降尺度特征提取;然后,利用带有注意力模块的跳跃长连接部分对特征张量进行边缘轮廓保持操作;最后,使用带有残差结构和多尺度卷积结构的解码器路径得到分割结果。实验结果表明,该文所提方法的平均分割Dice值达到0.7822,较传统U-Net方法具有更优的分割性能。     

基于多尺度特征融合和注意力机制的医学图像分割网络

针对传统编解码结构的医学图像分割网络存在特征信息利用率低、泛化能力不足等问题,该文提出了一种结合编解码模式的多尺度语义感知注意力网络(multi-scale semantic perceptual attention network,MSPA-Net) 。首先,该网络在解码路径加入双路径多信息域注意力模块(dual-channel multi-information domain attention module,DMDA) ,提高特征信息的提取能力;其次,网络在级联处加入空洞卷积模块(dense atrous convolution module,DAC) ,扩大卷积感受野;最后,借鉴特征融合思想,设计了可调节多尺度特征融合模块 (adjustable multi-scale feature fusion,AMFF) 和双路自学习循环连接模块(dual self-learning recycle connection module,DCM) ,提升网络的泛化性和鲁棒性。为验证网络的有效性,在CVC-ClinicDB、ETIS-LaribPolypDB、COVID-19 CHEST X-RAY、Kaggle_3m、ISIC2017和Fluorescent Neuronal Cells等数据 集上进行验证,实验结果表明,相似系数分别达到了94.96%、92.40%、99.02%、90.55%、92.32%和75.32%。因此,新的分割网络展现了良好的泛化能力,总体性能优于现有网络,能够较好实现通用医学图像的有效分割。     

联合特征增强和锚点自动生成的遥感图像高精度目标检测

目标检测是遥感图像处理领域中一项重要而具有挑战性的任务,针对遥感图像中目标尺度差异较大以及方向分布随机等导致的遥感图像多尺度目标检测精度较低问题,本文提出一种基于特征增强和锚点框自动生成模块的目标检测方法。该方法在ResNet50网络中加入可操控的空洞卷积模块,并以此为基础设计了增强特征金字塔网络,提高网络对于目标多尺度特征表达能力。在区域建议网络中利用锚点框自动生成模块自主学习锚点框的位置和形状,以此获得更为稀疏和高质量的候选区域。本文在NWPU VHR-10数据集和飞机目标数据集上与多种基于卷积神经网络的目标检测算法进行对比实验,结果表明,本文所提方法在两个数据集上的mAP均为最优,分别为99.2%和87.7%,该方法具有较强的尺度自适应能力,有效的提高了遥感图像多尺度目标检测的精度。      

Semantic segmentation of urban street scene images based on improved U-Net network

To balance the speed and accuracy in semantic segmentation of the urban street images for autonomous driving, we proposed an improved U-Net network. Firstly, to improve the model representation capability, our improved U-Net network structure was designed as three parts, shallow layer, intermediate layer and deep layer. Different attention mechanisms were used according to their feature extraction characteristics. Specifically, a spatial attention module was used in the shallow network, a dual attention module was used in the intermediate layer network and a channel attention module was used in the deep network. At the same time, the traditional convolution was replaced by depthwise separable convolution in above three parts, which can largely reduce the number of network parameters, and improve the network operation speed greatly. The experimental results on three datasets show that our improved U-Net semantic segmentation model for street images can get better results in both segmentation accuracy and speed. The average mean intersection over union (MIoU) is 68.8%, which is increased by 9.2% and the computation speed is about 38 ms/frame. We can process 27 frames images for segmentation per second, which meets the real-time process and accuracy requirements for semantic segmentation of urban street images.     

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RAU-net的视网膜血管图像分割

在眼科疾病的诊断中,对视网膜血管进行分割是非常有效的一种方法。在方法使用中,经常会遇到由于视网膜血管背景对比度低及血管末梢细节复杂导致的血管分割难度较大的问题,通过在设计网络的过程中在基础U-net网络中引入残差学习,注意力机制等模块,并将两者巧妙地结合在一起,提出一种新型的基于U-net的RAU-net视网膜血管图像分割算法。首先,在网络的编码器阶段加入残差模块,解决了模型网络加深导致梯度爆炸以及梯度消失的问题。其次,在网络的解码器阶段引入注意力门（attention gate, AU）模块,用来抑制不必要的特征,从而使模型产生更高的精度。通过在DRIVE数据集上进行验证,该算法的准确率、灵敏度、特异性和F₁-score分别达到了0.7832,0.9815,0.9568和0.8192。分割效果相对于普通监督学习算法较为良好。     

基于强化特征提取的视网膜血管分割

视网膜血管的分割精确率对眼科疾病和糖尿病早期诊断有着重要影响。面对现有方法在微血管与病变区域分割性能差的问题,本文提出一种强化提取血管特征的分割模型。该模型在编码部位引入多尺度特征提取残差模块(multi-scale feature extraction residual module,MFE-residual) 和多级残差空洞卷积层,用来扩展感受野,学习多层次图像特征,提高模型对血管信息的利用率;下采样和短连接部位分别融入轻量化注意力机制和多通道注意力模块,增加模型对血管的识别度,降低误分割的可能性。本文基于DRIVE和STARE两种公开数据集进行了实验,来验证改 进模型的分割能力。结果表明,两种数据上的准确率分别为0.965 2和0.971 5,灵敏度分别为0.820 5和0.825 6,与其他算法相比,分割性能更有优势。     

MRANet: Multi-atrous residual attention Network for stereo image super-resolution

In recent years, stereo cameras have been widely used in various fields. Due to the limited resolution of real equipments, stereo image super-resolution (SR) is a very important and hot topic. Recent studies have shown that deep network structures can directly affect feature expression and extraction and thus influence the final results. In this paper, we propose a multi-atrous residual attention stereo super-resolution network (MRANet) with parallax extraction and strong discriminative ability. Specifically, we propose a multi-scale atrous residual attention (MARA) block to obtain receptive fields of different scales through a multi-scale atrous convolution and then combine them with attention mechanisms to extract more diverse and meaningful information. Moreover, we propose a stereo feature fusion unit for stereo parallax extraction and single viewpoint feature refinement and integration. Experiments on benchmark datasets show that MRANet achieves state-of-the-art performance in terms of quantitative metrics and visual quality compared with several SR methods.