潇波 从空间分割中彰显个性

萧波 成都全兴广告装饰有限公司设计事务所设计总监，成都市建筑装饰协会设计分会副秘书长，中国建筑学会室内设计学会第四专委会秘书长，CBDA全国杰出中青年室内建筑师，CIID全国百名优秀室内建筑师，四川省有成就资深室内建筑师，作品多次荣获比赛大奖。     

CT图像肺及肺病变区域分割方法综述

计算机断层扫描（computed tomography,CT）技术能为新冠肺炎（corona virus disease 2019,COVID-19）和肺癌等肺部疾病的诊断与治疗提供更全面的信息,但是由于肺部疾病的类型多样且复杂,使得对肺CT图像进行高质量的肺病变区域分割成为计算机辅助诊断的重难点问题。为了对肺CT图像的肺及肺病变区域分割方法的现状进行全面研究,本文综述了近年国内外发表的相关文献：对基于区域和活动轮廓的肺CT图像传统分割方法的优缺点进行比较与总结,传统的肺CT图像分割方法因其实现原理简单且分割速度快等优点,早期使用较多,但其存在分割精度不高的缺点,目前仍有不少基于传统方法的改进策略;重点分析了基于卷积神经网络（convolutional neural network,CNN）、全卷积网络（fully convolutional network,FCN）、U-Net和生成对抗网络（generative adversarial network,GAN）的肺CT图像分割网络结构改进模型的研究进展,基于深度学习的分割方法具有分割精度高、迁移学习能力强和鲁棒性高等优点,特别是在辅助诊断COVID-19病例时,基于深度学习方法的性能明显优于基于传统方法的性能;介绍肺及肺病变区域分割的常用数据集和评价指标,在解决如COVID-19数据样本量少等问题时,使用GAN以合成高质量的对抗性图像用以扩充数据集,从而增加训练样本的数量和多样性;讨论了肺CT图像的肺及肺病变区域的高精度分割策略的研究趋势、现有挑战和未来的研究方向。     

基于半监督对抗学习的图像语义分割

目的 将半监督对抗学习应用于图像语义分割,可以有效减少训练过程中人工生成标记的数量。作为生成器的分割网络的卷积算子只具有局部感受域,因此对于图像不同区域之间的远程依赖关系只能通过多个卷积层或增加卷积核的大小进行建模,但这种做法也同时失去了使用局部卷积结构获得的计算效率。此外,生成对抗网络（generative adversarial network,GAN）中的另一个挑战是判别器的性能控制。在高维空间中,由判别器进行的密度比估计通常是不准确且不稳定的。为此,本文提出面向图像语义分割的半监督对抗学习方法。方法 在生成对抗网络的分割网络中附加两层自注意模块,在空间维度上对语义依赖关系进行建模。自注意模块通过对所有位置的特征进行加权求和,有选择地在每个位置聚合特征。因而能够在像素级正确标记值数据的基础上有效处理输入图像中广泛分离的空间区域之间的关系。同时,为解决提出的半监督对抗学习方法的稳定性问题,在训练过程中将谱归一化应用到对抗网络的判别器中,这种加权归一化方法不仅可以稳定判别器网络的训练,并且不需要对唯一的超参数进行密集调整即可获得满意性能,且实现简单,计算量少,即使在缺乏互补的正则化技术的情况下,谱归一化也可以比权重归一化和梯度损失更好地改善生成图像的质量。结果 实验在Cityscapes数据集及PASCAL VOC 2012（pattern analysis,statistical modeling and computational learning visual object classes）数据集上与9种方法进行比较。在Cityscapes数据集中,相比基线模型,性能提高了2.3%~3.2%。在PASCAL VOC 2012数据集中,性能比基线模型提高了1.4%~2.5%。同时,在PASCAL VOC 2012数据集上进行消融实验,可以看出本文方法的有效性。结论 本文提出的半监督对抗学习的语义分割方法,通过引入的自注意力机制捕获特征图上各像素之间的依赖关系,应用谱归一化增强对抗生成网络的稳定性,表现出了较好的鲁棒性和有效性。     

融合视觉词与自注意力机制的视频目标分割

目的 视频目标分割(video object segmentation,VOS)是在给定初始帧的目标掩码条件下,实现对整个视频序列中感兴趣对象的分割,但是视频中往往会出现目标形状不规则、背景中存在干扰信息和运动速度过快等情况,影响视频目标分割质量。对此,本文提出一种融合视觉词和自注意力机制的视频目标分割算法。方法 对于参考帧,首先将其图像输入编码器中,提取分辨率为原图像1/8的像素特征。然后将该特征输入由若干卷积核构成的嵌入空间中,并将其结果上采样至原始尺寸。最后结合参考帧的目标掩码信息,通过聚类算法对嵌入空间中的像素进行聚类分簇,形成用于表示目标对象的视觉词。对于目标帧,首先将其图像通过编码器并输入嵌入空间中,通过单词匹配操作用参考帧生成的视觉词来表示嵌入空间中的像素,并获得多个相似图。然后,对相似图应用自注意力机制捕获全局依赖关系,最后取通道方向上的最大值作为预测结果。为了解决目标对象的外观变化和视觉词失配的问题,提出在线更新机制和全局校正机制以进一步提高准确率。结果 实验结果表明,本文方法在视频目标分割数据集DAVIS (densely annotated video segmentation)2016和DAVIS 2017上取得了有竞争力的结果,区域相似度与轮廓精度之间的平均值J&F-mean (Jaccard and F-score mean)分别为83.2%和72.3%。结论 本文提出的算法可以有效地处理由遮挡、变形和视点变化等带来的干扰问题,实现高质量的视频目标分割。     

双重编—解码架构的肠胃镜图像息肉分割

目的 肠胃镜诊断一直被认为是检测及预防结直肠癌的金标准,但当前的临床检查中仍存在一定的漏诊概率,基于深度学习的肠胃内窥镜分割方法可以帮助医生准确评估癌前病变,对诊断和干预治疗都有积极作用。然而提高目标分割的准确性仍然是一项具有挑战性的工作,针对这一问题,本文提出一种基于双层编—解码结构的算法。方法 本文算法由上、下游网络构成,创新性地利用上游网络训练产生注意力权重图,对下游网络解码过程中的特征图产生注意力引导,使分割模型更加注重目标区域;提出子空间通道注意力结构,在跨越连接中提取多分辨率下的跨通道信息,可以有效细化分割边缘;最终输出添加残差结构防止网络退化。结果 在公共数据集CVC-ClinicDB(Colonoscopy Videos Challenge-ClinicDataBase)和Kvasir-Capsule上进行测试,采用Dice相似系数(Dice similariy coefficient,DSC)、均交并比(mean intersection over union,mIoU)、精确率(precision)以及召回率(recall)为评价指标,在两个数据集上的DSC分别达到了94.22%和96.02%。进一步将两个数据集混合,测试了算法在跨设备图像上的鲁棒性,其中DSC提升分别达到17%—20%,在没有后处理的情况下,相较其他先进模型(state-of-the-art,SOTA),如U-Net在DSC、mIoU以及recall上分别取得了1.64%、1.41%和2.54%的提升,与ResUNet++的对比中,在DSC以及recall指标上分别取得了2.23%和9.87%的提升,与SFA (selective feature aggregation network)、PraNet和TransFuse等算法相比,在上述评价指标上也均有显著提升。结论 本文算法可以有效提高医学图像分割效果,并且对小目标分割、边缘分割具有更高的准确率。     

塑料盲沟在城市快速路中的应用

城市快速路的绿化分割带排水设计采用塑料盲沟排水,可有效地排除绿化带的下渗雨水,使路基保持干燥,不会因积水而产生损坏。以南昌市昌湾大道道路排水工程为实例,介绍塑料盲沟排水在城市快速路中的应用。     

基于无人机影像的高精度滑坡体边界识别研究

近年来,基于无人机摄影的滑坡体识别技术发展迅速,应用广泛且精度较高。本文针对后期图像处理中的单一多尺度分割方法在滑坡体边界提取方面存在的不足,提出基于光谱差异分割的方法,对已分割的图像进行二次优化处理,再采用模糊分类与决策树提取滑坡体边界信息,形成滑坡体边界提取的二元处理方法。以某滑坡多发区为研究对象,将常规处理方法与二元处理方法的效果进行对比,后者提取错误的区域减少30%以上,生产者精度和用户精度分别提升2.9%和8.7%。结果表明,该精度提升方法在实际应用中是可行的,其在滑坡体的调查与评估方面具有一定的工程推广价值。     

基于POBT的空瓶规则纹路区域缺陷检测

现有的玻璃瓶瓶身质量检测方法中,缺乏对有纹理图案的玻璃瓶的缺陷检测,针对这一问题,提出一了种仅基于相位变换(phase only based transition,POBT)的玻璃瓶纹理区域缺陷检测算法。该算法采用基于灰度投影的方法求取玻璃瓶瓶身中心坐标,利用基于相位的变换方法,通过归一化过程去除玻璃瓶规则纹路区域的低频纹路分量,仅保留下缺陷图像,应用概率修正自适应阈值分割方法对经过POBT变换后去除纹理留下的缺陷的图像进行分割,提取缺陷,并将该分割方法与3种传统型的方法进行对比。实验结果表明,该方法可实现瓶身规则纹路区域的高速高精度缺陷检测。     

基于迟滞阈值分割的瓶口缺陷检测方法

随着工业机器人和现代化工业的快速发展,人们对工业机器人的性能要求越来越高,为了提高工业生产的效率和产品的质量,智能、高速、高精度是工业机器人的必备要求。国内基于机器视觉的智能啤酒瓶口缺陷检测方法中,高速、高精度仍是一个亟待解决的问题。为此,提出了一种基于随机圆拟合评估的四圆周定位法,大大提高了瓶口检测区域的定位精度,并提出了基于投影特征的分区域磁滞阈值分割的智能瓶口缺陷检测方法。对采集的488幅灰度图像进行测试,检测正确率为99.4%,检测平均速度为38 ms,算法的检测速度快,检测精度高,可以很好地应用到高速、高精度的现代化工业机器人中。