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。     

基于阶梯结构的U-Net结肠息肉分割算法

结肠息肉的精确分割对结直肠癌的诊断和治疗具有重要意义,目前的分割方法普遍存在有伪影、分割精度低等问题。该文提出一种基于阶梯结构的U-Net结肠息肉分割算法(SU-Net),使用U-Net的U型结构,利用Kronecker乘积来扩展标准空洞卷积核,构成Kronecker空洞卷积下采样有效扩大感受野,弥补传统空洞卷积容易丢失的细节特征;应用具有阶梯结构的融合模块,遵循扩展和堆叠原则形成阶梯状的分层结构,有效捕获上下文信息并从多个尺度聚合特征;在解码器引入卷积重构上采样模块生成密集的像素级预测图,捕获双线性插值上采样中缺少的精细信息。在Kvasir-SEG数据集和CVC-EndoSceneStill数据集上对模型进行了测试,相似系数(Dice)指标和交并比(IoU)指标分别达到了87.51%, 88.75%和82.30%, 85.64%。实验结果表明,该文所提方法改善了因过度曝光、低对比度引起的分割精度低的问题,同时消除了边界外部的图像伪影和图像内部不连贯的现象,优于其他息肉分割方法。     

一种基于TransUnet的臂丛神经超声图像分割网络

在医疗图像分割领域中,以臂丛神经(Brachial Plexus, BP)超声图像为例的部分超声图像中存在对比度低、边缘模糊和噪声多等问题,使得对目标区域的准确分割十分困难。为此,基于TransUnet网络框架将Transformer模块引入U-Net网络编码端,利用其自注意力机制更好地捕捉图像中的全局特征,提高模型的特征提取能力;同时将空洞卷积应用到网络的跳跃连接来增大感受野,降低特征图中的噪声影响,为解码端提供更显著的特征。实验表明,与传统的U-Net、SegNet以及基于Transformer的MedT(Medical Transformer)相比,设计的网络模型具有更高的Dice系数和IoU值,Dice系数较前三者最高提升了13.2%。     

基于多尺度空洞分离卷积的U-Net分割前列腺图像

前列腺核磁共振(magnetic resonance,MR)影像切片后发现有些影像 没有有效的边缘信息,这导致无法明 确定位边缘位置,进而无法分割出前列腺。同时,传统的卷积网络需要参数量庞大占用模型 的存储空间过多。本文提出了一种结合多尺度空洞可分离卷积和通道注意力的U-Net来分 割 前列腺的方法。首先,对50个3维(three-dimensional,3D)前列腺样品进行切片并对切片后图像 进行对比度增强。随 后,将处理后数据输入到残差U-Net中,使用多尺度空洞卷积和通道注意力作为编码-解 码 单元来提取特征信息。最后,使用Dice系数和豪斯多夫距离(Housdorff distance, HD)来评估分割结果。实验 在PROMISE12挑战赛数据集验证,最终Dice系数和HD分别为88.13%、14.17 mm,参数量和 存储空间降低57%。结果表明,本文方法不仅可以分割出没有有效边缘 的前列腺区域提高其分 割精度而且能有效的降低参数量和存储空间,能够应用于模糊边缘的医学图像中。     

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。     

基于改进R2U-Net型网络的视网膜血管图像分割

眼底视网膜血管的分割能够更有效地帮助医生诊断病情,但人工诊断费时耗力,传统的眼底图像血管分割技术的准确率和精度又不能达到理想状态,因此提出了基于R2U-Net的多尺度特征融合注意力网络——R2MAFF-Net.为了解决U-Net深度不够、上下层之间特征连接不密切及信息获取不完全等问题,将循环残差空洞卷积结构作为模型的编...     

基于U-Net和胶囊网络的合成孔径雷达图像语义分割

图像语义分割作为一种像素级分类技术,已应用于合成孔径雷达(SAR)图像的解译领域中.U-Net是一种端到端的图像语义分割网络,具有典型的编码-解码结构.其中,编码部分主要由卷积层和池化层组成,可以有效提取图像中的目标特征,但难以获取目标的位置和方向等信息.胶囊网络是一种能够获取目标姿态(位置、大小、方向)等信息的神经网络,因此,提出了一种基于U-Net和胶囊网络的SAR图像语义分割方法.此外,考虑到SAR图像数据集较小的特点,将U-Net的编码部分设计成视觉几何组(VGG16)结构,将预训练的VGG16模型直接迁移至编码部分.为了验证本方法的有效性,在两个极化SAR图像数据集上开展了建筑物目标的分割实验.结果 表明,相比U-Net,本方法的精确率、召回率、F1分数和交并比更高,且能减少网络模型的训练时间.     

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。     

基于空洞卷积的语义图像分割算法研究

图像语义分割是通过对图像中每个像素点分类别地进行标记,使机器能够自动识别并分割出图像中的不同内容。目前全卷积网络进行图像语义分割时,池化层使感受野增大,造成图像空间尺度信息丢失。使用空洞卷积神经网络对图像语义进行分割,能够消除池化层带来的减小图像尺寸问题,保持图像空间维度信息。文章对密集特征提取以及空间金字塔池化模块进行了优化,提出了一种新的语义分割网络。文章基于PASCAL VOC 2012数据集进行算法有效性的验证,相比于之前的算法分割准确性高11.4%。     

基于ARD-PSPNet网络下的水下鱼类图像分割算法研究

水下鱼类图像因受到光线散射和吸收、水体杂质 等因素影响,导致水下鱼类图像质量 较低,本文通过改进自动彩色均衡(automatic color equalization,ACE)算法进行水下鱼类 图像增强,有效改善图像质量,并为后续的水下图像分割打下良好的基础。针对水下鱼类图 像分割效果差、实时性低等问题,本文提出ARD-PSPNet网络模型,使用ResNet101网络模型 作为特征提取网络,利用分割性能良好的PSPNet(pyramid scene parsing network)网络模 型作为基础图像分割模型,通过引入深度可分离卷积来降低计算量,通过R-MCN网络结构, 充分利用浅层网络特征层丰富的位置信息和完整性,改进损失函数使得分割位置更加准确, 在Fish4knowledge数据集上进行实验, 结果表明:新模型与原模型相比,在平均交并比(mean intersection over union,MIOU)上提高了2.8个百分点,在平均像素准确率(mean pixel accuracy,MPA)上提高了约2个百分点。     

基于U-Net网络改进算法的视网膜血管分割研究北大核心CSCD

针对视网膜图像血管细小,细节特征丢失、梯度下降、爆炸而导致分割效果差的问题,本文提出了一种引入残差块、循环卷积模块和空间通道挤压激励模块的U-Net视网膜血管图像分割模型。首先通过使用一系列随机增强来扩展训练集并对数据集进行预处理,然后在U-Net模型中引入残差块,避免随着网络深度增加,分割准确率达到饱和然后迅速退化以及优化计算成本;并将U-Net网络的底部替换为循环卷积模块,提取图像低层次的特征,并不断的进行特征积累,增强上下文之间的语义信息,获得更有效的分割模型;最后在卷积层之间嵌入空间通道挤压激励模块,通过找到特征较好的通道,强调这一通道,压缩不相关的通道使得网络模型能够加强关键语义特征信息的学习,通过训练过程学习到有效的特征信息,同时增强抗干扰能力。通过在DRIVE数据集上的验证结果可得,本文所提模型的准确率为98.42%,灵敏度达到了82.36%,特异值达到了98.86%。通过和其他网络分割方法比较,本文所提分割方法具有更优的分割效果。     

基于生成对抗网络与ResUNet的细胞核图像分割

细胞核的精准分割是病理诊断的基础工作,针对目前分割算法存在细小特征提取难、细节丢失多等问题,本文提出了一种基于生成对抗网络(generative adversarial network, GAN)与ResUNet的分割网络。首先将ResUNet网络作为生成网络(generator, G),利用LeakyReLU激活函数使负值特征能够得到激活,其次再通过判别网络(discriminator, D)的判别损失值引导生成网络更好地学习。实验结果显示,在乳腺癌细胞核数据集和DSB数据集上MioU、Dice、Acc等评价指标分别达到82%、83%、95%和90%、90%、97%,较ResUNet网络分别提升了2.5%、3.3%、0.7%和0.7%、1.5%、0.8%。同时与SegNet、FCN8s等6种常用分割网络的分割结果对比均有提升,结果证明本文改进后的网络具有较好的分割准确率,可以为病理诊断工作提供重要依据。     

基于编码-解码神经网络遥感图像语义分割应用研究

图像分割的实现经历了从传统方法到神经网络方法的演变.本文从图像分割的发展过程入手,介绍了图像分割与语义分割的区别,对最近几年传统图像分割方法在遥感图像分割领域的应用进行梳理分析,总结了传统遥感图像分割方法的不足.基于此,归纳了几种经典编码-解码神经网络架构在遥感图像语义分割领域的应用,对其改进方式进行了综合性分析,并对...     

融合注意力机制的金属缺陷图像分割方法

由于金属表面缺陷图像的特性,有效精确分割是图像处理任务中的一大挑战.为了获得缺陷的类型、大小及位置信息,本文提出一种融合注意力机制的金属缺陷图像分割网络.该网络分为两条路径,语义信息路径主要由残差块构成的卷积网络获得特征图,采样过程中分步融合注意力机制以增强特征与背景对比度.旁路路径设计注意力机制模块获得位置信息的权重...     

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。     

基于神经网络的图像分割算法在FPGA上的实现

脉冲耦合神经网络(Pulse Coupled Neural Network,PCNN)是一种新型神经网络模型,作为研究图像分割的常用方法,一直广受关注.针对目前大量文献关注PCNN模型仿真实现研究的情况,本文基于PCNN模型提出了将最小交叉熵分割算法在FPGA硬件平台上进行实现.相比于传统的PCNN软件实现以及最大信息熵分割算法实现的方案,本文提出的图像分割方案最佳分割精准度高,具有处理速度快,实时性强,图像分割效果好的优势,应用范围更广,因此该设计具有较高实际应用价值.