融合多注意力机制的脊椎图像分割方法

针对脊椎CT、MR图像分割模型分割性能不高的问题,基于U型网络提出了脊椎分割网络MAU-Net。首先引入坐标注意力模块,使网络准确捕获到空间位置信息,并嵌入到通道注意力中;然后提出基于Transformer的双支路通道交叉融合模块代替跳跃连接,进行多尺度特征融合;最后提出特征融合注意力模块,更好地融合Transformer与卷积解码器的语义差异。在脊柱侧凸CT数据集上,Dice达到0.929 6,IoU达到0.859 7。在公开MR数据集SpineSagT2Wdataset3上,与FCN相比,Dice提高14.46%。实验结果表明,MAU-Net能够有效减少椎骨误分割区域。     

跨层细节感知和分组注意力引导的遥感图像语义分割

目的 语义分割是遥感图像智能解译的关键任务之一,遥感图像覆盖面广,背景交叉复杂,且地物尺寸差异性大。现有方法在复杂背景下的多尺度地物上分割效果较差,且分割区域破碎边界不连续。针对上述问题,提出了一种跨层细节感知和分组注意力引导的语义分割模型用于高分辨率遥感图像解析。方法 首先采用结构新颖的ConvNeXt骨干网络,编码输入图像的各层次特征。其次,设计了分组协同注意力模块,分组并行建模通道和空间维度的特征依赖性,通道注意力和空间注意力协同强化重要通道和区域的特征信息。接着,引入了自注意力机制,构建了跨层细节感知模块,利用低层特征中丰富的细节信息,指导高层特征层学习空间细节,保证分割结果的区域完整性和边界连续性。最后,以山西省太原市为研究区域,自制高分辨率遥感太原市城区土地覆盖数据集（Taiyuan urban land cover dataset,TULCD）,所提方法实现了太原市城区土地覆盖精细分类任务。结果 实验在自制数据集TULCD和公开数据集Vaihingen上与最新的5种算法进行了比较,所提方法在两个数据集上平均像素准确率（mean pixel accuracy,mPA）为74.23%、87.26%,平均交并比（mean intersection over union,mIoU）为58.91%、77.02%,平均得分mF1为72.24%、86.35%,均优于对比算法。结论 本文提出的高分辨率遥感图像语义分割模型具有较强的空间和细节感知能力,对类间差异小的相邻地物也有较强的鉴别能力,模型的整体分割精度较高。     

基于改进HRNet架构的图像语义分割算法应用研究

针对当前主流图像语义分割算法提取的特征图分辨率过低,上采样过程中有效语义信息损失过大,易丢失像素点和目标物体区域相关性的问题,提出了一种基于HRNet-OCR联合交叉注意力机制的图像语义分割算法。该法先采用HRNet替代ResNet作为特征提取骨干网络,保留特征提取过程中的高分辨率信息;然后融合OCR算法对图像进行初步的粗略分割,确定目标对象的大致区域;最后,引入交叉注意力机制模块对像素和对象区域的关联程度加权计算,实现像素的精准分类,保留分割区域的边缘细节。实验结果表明,与常见的分割算法FCN、PSPNet、DeepLabv3+等相比,所提算法在ADE20K、Cityscapes、PASCAL VOC 2012数据集上的mIoU分别提升5.37%、3.09%和2.71%,且可以有效保留细节信息,大幅度改善分割精度。     

基于多尺度特征融合的遥感图像建筑物提取算法研究

由于高分辨率遥感图像中的建筑物尺寸多样,且背景复杂,因此在对遥感图像中的建筑物进行提取时,往往存在细节丢失、边缘模糊等问题,从而影响模型的分割精度。为了解决这些问题,提出了具有空间和语义信息的双分支架构网络B2Net。首先,在语义信息分支上建立交叉特征融合模块,充分捕获上下文信息,以聚合更多的多尺度语义特征;其次,在空间信息分支上将空洞卷积和深度可分离卷积进行组合,提取图像的多尺度空间特征,并通过优化膨胀率扩大网络的感受野;最后,构建内容感知注意力模块,对图像中的高频和低频内容进行自适应选择,以达到细化建筑物分割边缘的效果。在两个建筑物数据集上对B2Net进行训练与测试。在WHU数据集上,与基线模型相比,B2Net在精度、召回率、F1分数以及交并比上皆达到了最佳效果,分别为98.60%,99.40%,99.30%,88.50%;在Massachusetts建筑物数据集上,4个指标比BiSeNet分别提高了0.9%,1.9%,1.7%,2.2%。实验结果证明,B2Net可以更好地捕获空间细节信息和高级语义信息,提高了复杂背景下的建筑物进行分割精度,满足了对建筑物快速提取的需求。     

含多级通道注意力机制的CGAN遥感图像建筑物分割

目的 遥感图像建筑物分割是图像处理中的一项重要应用,卷积神经网络在遥感图像建筑物分割中展现出优秀性能,但仍存在建筑物漏分、错分,尤其是小建筑物漏分以及建筑物边缘不平滑等问题。针对上述问题,本文提出一种含多级通道注意力机制的条件生成对抗网络（conditional generative adversarial network,CGAN）模型Ra-CGAN,用于分割遥感图像建筑物。方法 首先构建一个具有多级通道注意力机制的生成模型G,通过融合包含注意力机制的深层语义与浅层细节信息,使网络提取丰富的上下文信息,更好地应对建筑物的尺度变化,改善小建筑物漏分问题。其次,构建一个判别网络D,通过矫正真实标签图与生成模型生成的分割图之间的差异来改善分割结果。最后,通过带有条件约束的G和D之间的对抗训练,学习高阶数据分布特征,使建筑物空间连续性更强,提升分割结果的边界准确性及平滑性。结果 在WHU Building Dataset和Satellite Dataset II数据集上进行实验,并与优秀方法对比。在WHU数据集中,分割性能相对于未加入通道注意力机制和对抗训练的模型明显提高,且在复杂建筑物的空间连续性、小建筑物完整性以及建筑物边缘准确和平滑性上表现更好;相比性能第2的模型,交并比（intersection over union,IOU）值提高了1.1%,F₁-score提高了1.1%。在Satellite数据集中,相比其他模型,准确率更高,尤其是在数据样本不充足的条件下,得益于生成对抗训练,分割效果得到了大幅提升;相比性能第2的模型,IOU值提高了1.7%,F₁-score提高了1.6%。结论 本文提出的含多级通道注意力机制的CGAN遥感图像建筑物分割模型,综合了多级通道注意力机制生成模型与条件生成对抗网络的优点,在不同数据集上均获得了更精确的遥感图像建筑物分割结果。     

基于改进U-Net的下肢骨骼CT图像分割

针对骨骼CT图像对比度较低、特征不明显、现有算法对骨骼特征提取不充分的问题,本文提出了一种基于U-Net的改进网络来实现骨骼数据的精确分割.在网络编码阶段,使用密集连接的空洞卷积模块加强骨骼特征的提取;在网络解码阶段,使用结合注意力机制的融合模块充分利用空间信息与语义信息,改善骨骼信息丢失的问题.改进算法在人体下肢骨骼CT数据集中Dice系数达89.44%, IoU系数达80.55%.与U-Net模型相比, Dice系数提高了5.1%, IoU系数提高了7.63%.实验结果表明,提出的优化算法对下肢骨骼CT图像可以达到精确分割的效果,对骨科疾病的治疗与术前规划提供了参考.     

融合多维注意力机制CNN皮肤肿瘤图像分割提取

针对卷积神经网络(CNN)在医学图像分割时,受皮肤病损图像多样性、分割目标位置、形状及尺度变化等因素影响,提出了一种基于传统卷积神经网络综合注意力模块图像分割算法。首先利用U-Net主干网络的优势,其目的让图像特征提取更完善；其次,由空间、通道、尺度构成的综合注意力机制对目标病灶区域进行检测识别,利用通道级联把来自编码器中低级图像特征和解码器中高级图像特征注意力结合起来进行权值自适应融合,提升了网络对样本病灶区的关注度和辨识力,突出强调最相关的特征通道和多尺度间最显著的特征图。通过对ISIC2018数据集及医院整形外科提供患者不同类型的皮肤肿瘤图像进行分割测试,并将注意力模块随机组合形成的不同算法进行指标评价比对,所提出算法的平均分割精度可达92.89%。实验结果表明,所提出算法是有效可行的,在多维度下分割处理带复杂背景的皮肤病灶图像时有更高的鲁棒性。     

融合注意力机制的多模态脑肿瘤MR图像分割

针对在多模态MR图像分割中对不同模态特征间的关联性及全局和局部特征提取考虑不充分,导致分割精度降低的问题,基于注意力机制,提出多模态脑肿瘤MR图像分割方法.首先提出三重注意力模块,用于增强各模态特征间的关联性以及对感兴趣区域的位置和边界信息精确判断;然后设计空间和通道注意力模块,用于双重捕获空间和通道上的全局及局部特征,增强对肿瘤组织结构信息的学习能力.在公开数据集BraTs18和BraTs19上的实验结果表明,分割全肿瘤时,所提方法的Dice系数、精确率、灵敏度和Hausdorff距离分别达到了90.62%, 87.89%, 90.08%和2.258 3,均优于对比的同类方法.     

融合Xception特征提取和坐标注意力机制的血细胞分割

人体血细胞的检测与分割可以辅助医生快速对人体当前健康情况做出简单判断,对诊断疾病具有重要意义.为了解决传统图像分割算法在血细胞分割任务中出现错误分割目标、无法完全分割目标等问题,提出了一种融合Xception特征提取和坐标注意力机制的血细胞分割算法XCA-Unet++.该算法在Unet++网络结构的基础上,在编码器部分引入Xception特征提取网络以更好地提取低层特征信息.设计了一种以坐标注意力机制为基础的注意力细胞检测模块,增强了网络对血细胞模糊边缘和不完整细胞的特征提取能力.采用DiceLoss作为损失函数以优化数据集正负样本不均衡问题和提高网络的收敛能力.在公开血细胞数据集上的实验对比表明, XCA-Unet++网络在IoU、Acc和F1评估指标下分别取得94.44%、96.78%和97.12%的结果,分割性能优于其他分割网络,满足血细胞分割任务的精度要求.     

融合高效注意力的多尺度输电线路部件检测

针对在高分辨率输电线路图像中，不同种类部件尺度跨越大，难以被均衡检测的问题，提出一种融合高效注意力的多尺度输电线路部件检测算法。在YOLO v5目标检测算法中，设计添加高效注意力模块ECBAM提高算法特征提取能力。根据输电线路部件的特征分布统计，使用滑动窗口对高分辨率输电线路图像进行切片，并对切片前后的图像分别使用改进后的YOLO v5算法训练模型。将两个模型的检测结果进行集成，得到多尺度输电线路部件检测结果。在公开的PLAD架空输电线路图像数据集上，该模型的检测性能远超现有目标检测模型，Precision可达83.2%,Recall可达92.8%，相比数据集原作者提出的模型，mAP值提升了1.6个百分点，达到了90.8%，且能检测出未在原始数据集上标注出的隐蔽目标，验证了在高分辨率图像中检测多尺度输电线路部件的有效性。     

U-Net通道变换网络在腺体图像分割中的应用

目的 腺体医学图像分割是将医学图像中的腺体区域与周围组织分离出来的过程,对分割精度有极高要求。传统模型在对腺体医学图像分割时,因腺体形态多样性和小目标众多的特点,容易出现分割不精细或误分割等问题,对此根据腺体医学图像的特点对U-Net型通道变换网络分割模型进行改进,实现对腺体图像更高精度分割。方法 首先在U-Net型通道变换网络的编码器前端加入ASPP_SE （spatial pyramid pooling_squeeze-and-excitation networks）模块与ConvBatchNorm模块的组合,在增强编码器提取小目标特征信息能力的同时,防止模型训练出现过拟合现象。其次在编码器与跳跃连接中嵌入简化后的密集连接,增强编码器相邻模块特征信息融合。最后在通道融合变换器（channel cross fusion with Transformer,CCT）中加入细化器,将自注意力图投射到更高维度,提高自注意机制能力,增强编码器全局模块特征信息融合。简化后的密集连接与CCT结合使用,模型可以达到更好效果。结果 改进算法在公开腺体数据集MoNuSeg （multi-organ nuclei segmentation challenge）和Glas （gland segmentation）上进行实验。以Dice系数和IoU （intersection over union）系数为主要指标,在MoNuSeg的结果为80.55%和67.32%,在Glas数据集的结果为92.23%和86.39%,比原U-Net型通道变换网络分别提升了0.88%、1.06%和1.53%、2.43%。结论 本文提出的改进算法在腺体医学分割上优于其他现有分割算法,能满足临床医学腺体图像分割要求。     

基于多层融合注意力的乳腺肿瘤图像分割方法

针对超声乳腺肿瘤图像中存在的高散斑噪声较多、肿瘤边缘模糊以及形状复杂多样等问题,提出了一种基于多层融合注意力的超声乳腺肿瘤图像分割方法。首先,在保持U-Net编-解码结构的基础上,采用经过预训练的ResNet-34模型,用于在编码部分提取更深层次的特征;然后,在跳跃连接部分对相邻的浅层特征与深层特征分别进行空间与通道维度上的增强;其次,将经过注意力增强后的不同层次特征进行融合,重点关注肿瘤区域的位置,以避免散斑噪声干扰下的错误分割;最后,利用普通卷积层进行特征还原,得到分割结果。实验结果表明,所提方法对噪声干扰较大的超声乳腺肿瘤图像鲁棒性更强,Dice系数、IoU、Recall和Precision分别能够达到0.852 2、0.768 2、0.877 3和0.863 0。同时,所提方法在模型复杂度上也有较好的表现,较对比方法具有更优的分割性能。     

基于多尺度特征融合模型的遥感图像建筑物分割

针对传统深度网络模型难以精确提取建筑物边缘轮廓特征及对不同尺寸建筑物无法自适应提取的问题,提出一种膨胀卷积特征提取的多尺度特征融合深度神经网络模型(Multiscale-feature fusion Deep Neural Networks with dilated convolution,MDNNet)对遥感图像建筑物自动分割的方法。首先在ResNet101模型中引入膨胀卷积扩大提取视野保留更多特征图像分辨率;其次利用多尺度特征融合模块获取多个尺度的建筑物特征并将不同尺度的特征融合;最终利用特征解码模块将特征图恢复到原始输入图像尺寸,实现遥感图像建筑物精确分割。在WHU遥感图像数据集的实验结果表明,提出模型有效克服道路、树木和阴影等因素影响,分割结果有效保留建筑物边界细节信息,有效提升分割精度,像素准确率PA达到0.864,平均交并比mIoU达到0.815,召回率Recall达到0.862。     

注意力特征融合的快速遥感图像目标检测算法

针对遥感图像背景复杂、小目标多、特征提取难等问题，提出了一种注意力特征融合的快速遥感图像目标检测算法——YOLO-Aff。该算法设计了一种带通道注意力的主干网络模块（ECALAN）以及模糊池（BP）模块来减小下采样带来的损失。此外，采用了一种无跨步卷积的特征金字塔网络（SPD-FPN）结合SimAM注意力特征融合模块（CBSA）来增强特征的跨尺度融合能力。最后，通过使用Wise-IoU作为网络的坐标损失来优化样本不均衡问题。实验结果表明，改进的YOLO-Aff算法在NWPU VHR-10数据集上的mAP值达到96%，较原算法mAP提高了2.9个百分点，为遥感图像的快速、高精度目标检测提供了新的解决方案。     

采用通道域注意力机制Deeplabv3+算法的遥感影像语义分割北大核心CSCD

为提取高分辨率遥感影像的典型地物,且针对Deeplabv3+在遥感图像分割任务中,边缘分割比较模糊,存在孔洞和遗漏分类的问题,基于深度学习提出在Deeplabv3+加入通道注意力机制模块以增强分割结果的方法。先通过深度卷积网络得到的高级特征图输入到通道注意力机制,进行通道间像素特征强化,再通过空间金字塔池获得多尺度输入图像,并且进行了类别不平衡的修正,提取出了完整的图像分割信息,实现了分割边界信息的优化。最后,通过采集广州市高分二号遥感影像进行遥感数据处理、标注、增强之后进行实验,对比经典语义分割网络U-Net、SegNet、PSPNet,结果表明,该方法的评估指标MIOU达到了96.19%,MPA达到了97.85%。     

基于DeepLabv3+的遥感建筑物语义分割算法

针对遥感图像语义分割中的小目标分割不全、边界精度不高,以及模型参数量大、实时性达不到需求等问题,通过改进DeepLabv3+网络来满足遥感语义分割任务中对精度和实时性的要求.该算法首先将高分辨率的遥感图像裁剪为统一尺寸的低分辨率图像,便于针对小目标物的分割和批量训练.其次,使用轻量级网络MobileNet作为特征提取基干网络并在编码阶段后引入通道间注意力模块,在保证不损失分割性能的前提下,极大地减少了模型的参数量,使模型搭载在移动端和嵌入式设备上成为可能.最后,为了解决正负样本不均衡对模型性能产生的影响,将Focal loss和Dice loss合并起来充当损失函数进行网络训练.最终在马萨诸塞州建筑数据集上,相较于引入双注意力机制的DeepLabv3+网络,其分割像素精度(PA)和交并比(IoU)分别仅损失0.6和1.1个百分点,但模型大小仅为20.1 MB,为双注意力DeepLabv3+模型的1/7左右,在中央处理器(CPU)单张分割耗时上仅为399 ms,分割效率为其两倍多.该算法在充分保证分割精度的同时,能尽可能地提升模型的便携性和实时性.     

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%。     

面向医学图像分割的多注意力融合网络

在深度医学图像分割领域中,TransUNet是当前先进的分割模型之一。但其编码器未考虑相邻分块之间的局部联系,在解码器上采样过程中缺乏通道间信息的交互。针对以上问题,提出一种多注意力融合网络（MFUNet）模型。首先,在编码器部分引入特征融合模块（FFM）来增强模型对Transformer中相邻分块间的局部联系并且保持图片本身的空间位置关系;其次,在解码器部分引入双通道注意力（DCA）模块来融合多级特征的通道信息,以增强模型对通道间关键信息的敏感度;最后,通过结合交叉熵损失和Dice损失来加强模型对分割结果的约束。在Synapse和ACDC公共数据集上进行实验,可以看出,MFUNet的Dice相似系数（DSC）分别达到了81.06%和90.91%;在Synapse数据集上的Hausdorff距离（HD）与基线模型TransUNet相比减小了11.5%;在ACDC数据集中右心室和心肌两部分的分割精度与基线模型TransUNet相比分别提升了1.43个百分点和3.48个百分点。实验结果表明,MFUNet在医学图像的内部填充和边缘预测方面均能实现更好的分割效果,有助于提升医生在临床实践中的诊...     

MDA-Net:一种结合双路径注意力机制的医学图像分割网络

准确的医学图像分割对于疾病的诊断和治疗规划至关重要,但由于医学图像形态复杂,且图像内不同对象结构差异大,导致其在医学图像分割效果上并不明显.针对这一问题,提出了一种MDA-Net网络,其包含Mobile-NetV2、CAM、PAM这3个模块,以Mobile-NetV2作为骨干网络,提取图片初级信息.通过通道注意力模块(CAM)对每个特征图通道之间所有关联的特征信息加以整理,从而使相互依赖的特征图有选择性地加以突出.位置注意力模块(PAM)通过对每个像素区域进行特征加权和,选择性地聚合每个区域的特征.在解码部分采用转置卷积将骨干网络中的低层次信息和经过CAM、PAM得到的高层次信息进行融合,以此来丰富分割特征图的语义信息.在IBSI数据集和LUNA数据集上的实验效果表明,MDA-Net与其它医学图像分割模型相比,有更好的效果.     

基于改进U-Net的卫星图像分割算法

为解决传统模型与算法对遥感卫星图像小目标的分割精度低、泛化能力差等问题,提出一种基于改进U-Net的图像分割算法。将骨干网络改为ResNet18并加入优化后的空洞卷积池化金字塔与卷积注意力机制模块,充分提取小目标边缘特征。该算法在中国南部某地区的公开卫星图像数据集上的平均交并比与分割总精度分别达到了75.8%与95.6%,均超过U-Net、DeepLabV3+、SegNet、W-Net等主流语义分割网络。实验结果表明,该算法能有效改善网络的预测精度与小目标的分割结果。