融合注意力机制的弱监督迷彩伪装目标检测算法

随着计算机硬件和人工智能技术的发展,强监督目标检测算法已经取得了很大的成果。然而,强监督目标检测算法需要在大规模、标注精度高的数据集上进行训练。但在某些特定领域,上述条件要求过于苛刻。例如,军事上常用的迷彩伪装目标的图像数据集就比公共数据集更难获得且标注难度更大。因此,采用对数据集要求更低的弱监督目标检测算法来实现迷彩伪装目标的检测任务。由于图像中迷彩伪装目标与背景融合度较大,导致原始浅层特征感知伪监督目标定位(Shallow feature-aware Pseudo supervised Object Localization, SPOL)算法的检测精度相对较低。本文的核心是在SPOL算法的基础上融合注意力机制,通过加入注意力模块,让模型更加关注迷彩伪装目标的区域,以此来提高迷彩伪装目标的检测精度。     

基于注意力机制的多尺度融合航拍影像语义分割

航拍影像同一场景不同对象尺度差异较大,采用单一尺度的分割往往无法达到最 佳的分类效果。为解决这一问题,提出一种基于注意力机制的多尺度融合模型。首先,利用不 同采样率的扩张卷积提取航拍影像的多个尺度特征;然后,在多尺度融合阶段引入注意力机制, 使模型能够自动聚焦于合适的尺度,并为所有尺度及每个位置像素分别赋予权重;最后,将加 权融合后的特征图上采样到原图大小,对航拍影像的每个像素进行语义标注。实验结果表明, 与传统的 FCN、DeepLab 语义分割模型及其他航拍影像分割模型相比,基于注意力机制的多尺 度融合模型不仅具有更高的分割精度,而且可以通过对各尺度特征对应权重图的可视化,分析 不同尺度及位置像素的重要性。     

基于通道注意力和边缘融合的伪装目标分割方法

伪装目标分割(COS)的目标是从背景中分离出隐藏的目标对象。近年来，基于卷积神经网络(CNN)的伪装目标检测(COD)发展迅速，然而仍存在无法从前/背景高度相似的场景中准确地检测出完整目标对象的问题。针对上述问题，提出一种基于通道注意力(CA)和边缘融合的COS方法 CANet(Network based on Channel Attention and edge fusion)，以得到伪装目标的边缘细节更清晰的完整分割结果。首先，引入压缩和激励(SE)注意力模块，以提取更丰富的高级语义特征；其次，提出一个边缘融合模块，抑制低级特征中的干扰，并充分利用图像的边缘细节信息；最后，设计了基于深度可分离卷积的通道注意力模块，以自上而下的方式逐步融合跨级的多尺度特征，进一步地提升检测精度和效率。在多个公开的COD数据集上的实验结果表明，相较于SINet(Search Identification Net)、TINet(Textureaware Interactive guidance Network)和C²FNet(Context-aware Cross-level Fu...     

融合注意力和多尺度特征的街景图像语义分割

为了解决在街道场景图像语义分割任务中传统U-Net网络在多尺度类别下目标分割的准确率较低和图像上下文特征的关联性较差等问题,提出一种改进U-Net的语义分割网络AS-UNet,实现对街道场景图像的精确分割.首先,在U-Net网络中融入空间通道挤压激励(spatial and channel squeeze&excitation block, scSE)注意力机制模块,在通道和空间两个维度来引导卷积神经网络关注与分割任务相关的语义类别,以提取更多有效的语义信息;其次,为了获取图像的全局上下文信息,聚合多尺度特征图来进行特征增强,将空洞空间金字塔池化(atrous spatial pyramid pooling, ASPP)多尺度特征融合模块嵌入到U-Net网络中;最后,通过组合使用交叉熵损失函数和Dice损失函数来解决街道场景目标类别不平衡的问题,进一步提升分割的准确性.实验结果表明,在街道场景Cityscapes数据集和Cam Vid数据集上AS-UNet网络模型的平均交并比(mean intersection over union, MIo U)相较于传统U-Net网络分别提...     

基于多级特征融合的伪装目标分割

在伪装目标分割任务中,如何提取深度模型下高分辨率的目标语义特征是构建目标分割模型的关键。针对此问题,提出了一种基于多级特征融合的伪装目标分割方法。在特征编码过程中,引入多级门控模块对Res2Net-50的多级中间层特征进行选择性融合,有效过滤各级特征图的干扰信息;在解码过程中,通过自交互残差模块驱动不同尺度的编码特征实现交叉融合,获得更准确的目标表示信息。此外,在交叉熵损失的基础上加入Dice损失形成联合损失函数,帮助模型更精准地分割伪装目标。实验结果证明,在背景复杂的迷彩伪装数据集以及三个常用自然伪装数据集上,相比其他典型模型,该模型表现出更好的分割效果。     

基于多尺度特征融合和网格注意力机制的三维肝脏影像分割方法

在计算机断层扫描（CT）和磁共振成像（MRI）的影像中肝脏与邻近脏器的灰度值相似性都比较高，为自动精确地分割肝脏，提出一种基于多尺度特征融合和网格注意力机制的三维肝脏影像分割方法 MAGNet(Multi-scale feature fusion And Grid attention mechanism Network)。首先，通过注意力引导连接模块来连接高层特征和低层特征以提取出重要的上下文信息，并且在注意力引导连接模块中引入网格注意力机制来关注感兴趣的分割区域；然后，通过在单个特征图中按通道数进行分层连接形成多尺度特征融合模块，并用该模块替换基础卷积块以获取多尺度语义信息；最后，利用深度监督机制解决梯度消失、梯度爆炸和收敛过慢等问题。实验结果表明：在3DIRCADb数据集上，与U3-Net+DC方法相比，MAGNet在Dice相似系数（DSC）指标上提升了0.10个百分点，在相对体积差（RVD）指标上降低了1.97个百分点；在Sliver07数据集上，与CANet方法相比，MAGNet在DSC指标上提升了0.30个百分点，在体素重叠误差（VOE）指标上降低了0.68个百分点，在平均...     

基于多尺度特征和注意力机制的肝脏组织病理图像语义分割网络

针对肝脏组织病理图像分割中存在的正常组织和异常组织过渡区域较难分割和空洞较多的问题,设计基于多尺度特征和注意力机制的肝脏组织病理图像语义分割网络.在编码器中提取融合多尺度特征,改善正常组织和异常组织过渡区域的分割效果.同时利用注意力机制对空间维度和通道维度进行相关性建模,获得每个像素类内响应和通道间的依赖关系,缓解肝脏组织病理图像空洞较多对网络学习带来的影响.实验表明文中网络可较快速准确分割肝脏组织病理图像损伤区域.     

基于多尺度特征融合和残差注意力机制的目标检测

作为一个多任务的学习过程,目标检测相较于分类网络需要更好的特征.基于多尺度特征对不同尺度的目标进行预测的检测器性能已经大大超过了基于单一尺度特征的检测器.同时,特征金字塔结构被用于构建所有尺度的高级语义特征图,从而进一步提高了检测器的性能.但是,这样的特征图没有充分考虑到上下文信息对语义的补充作用.在SSD基准网络的基...     

注意力与多尺度有效融合的SSD目标检测算法

针对传统的SSD目标检测算法在进行多尺度目标检测时,存在特征图有效信息弱和困难目标漏检率大等问题,提出一种改进的SSD目标检测算法.首先,在网络特征图输出处引入即插即用的轻量级注意力机制,通过不降维、局部跨通道交互以及核大小自适应选择等操作,在保持网络原始计算量的同时有效突出特征图中关键信息.该模块有利于增强背景信息和...     

基于YOLO v5算法的迷彩伪装目标检测技术研究

迷彩伪装目标与周围环境高度相似,对迷彩伪装目标的检测任务比普通的检测任务更具挑战性,常规的检测算法对迷彩伪装目标检测任务不完全适用.文中对现有方法进行分析,以YOLO v5算法为基础,提出了一种针对迷彩伪装目标的检测算法.该算法结合注意力机制设计了新的特征提取网络,突出了迷彩伪装目标的特征信息;并且对原有的聚合网络进行了改进,增大了检测的尺度,使用非对称卷积模块强化了目标语义信息.在一种公开的迷彩伪装目标数据集上将该算法与7种算法进行对比,所提算法的mAP值较原始算法提升了4.4％,召回率提升了2.8％,在mAP值方面也比其他算法更具优势,从而验证了所提算法对迷彩伪装目标检测任务的有效性.     

多尺度注意力细化视网膜分割算法

针对现有算法存在因视网膜血管尺寸微小和对比度低等造成细小血管分割缺失以及因病理区域造成血管过分割等问题,提出一种基于U型网络多尺度注意力细化视网膜分割算法。在编码和解码阶段使用改进的密集卷积模块充分提取血管的特征信息,提升特征的利用率。将不同尺度的编码层特征提取的结果拼接后,通过跳跃连接经双向注意力机制将特征增强后传递到解码层。在解码处引入空间细化模块进一步提取微小血管的空间信息,减少背景伪影,细化血管形态。该算法在公开数据集DRIVE和STARE上进行验证,其在评估指标准确率分别为0.964 9和0.966 3,灵敏度分别为0.842 2和0.805 0,特异性分别为0.982 2和0.988 0,AUC分别为0.986 7和0.989 5。     

基于多尺度特征融合与注意力机制的脊柱CT图像分割

本文针对医学脊柱CT图像因骨密度不均匀、骨骼结构复杂或图像成像分辨率低等因素造成的分割精度较低的问题,提出一种基于卷积-反卷积神经网络的CT图像脊柱分割方法.通过引入多尺度残差模块及注意力机制改进U-Net网络,训练特征模型并进行测试.在真实数据集上的实验结果表明,该方法能有效提高CT图像中脊柱的分割精度及分割效率,Dice系数评估值为0.97,IOU系数评估值为0.94.     

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.     

基于注意力机制和特征融合的SSD目标检测算法

为提高SSD算法对于小目标的检测能力和定位能力,本文提出一种引入注意力机制和特征融合的SSD算法。该算法在原始SSD模型的基础上,通过将全局池化操作作用于高层的不同尺度的特征图上,结合注意力机制筛选出需要保留的信息。为提高对小目标的检测精度,本文引入反卷积和特征融合的方式,提高对小目标的检测能力。通过在PASCAL VOC数据集上的实验表明,该算法有效的提升了对小目标识别的准确率,改善了漏检的情况,大幅度提升了检测精度和算法的鲁棒性。     

基于多尺度注意力机制的道路场景语义分割模型

通过对道路场景进行语义分割可以辅助车辆感知周边环境,达到避让行人、车辆以及各类小目标物体障碍的目的,提高行驶的安全性。针对道路场景语义分割中小目标物体识别精度不高、网络参数量过大等问题,提出一种基于多尺度注意力机制的语义分割模型。利用小波变换的多尺度多频率信息分析特性,设计一种多尺度小波注意力模块,并将其嵌入到编码器结构中,通过融合不同尺度及频率的特征信息,保留更多的边缘轮廓细节。使用编码器与解码器之间的层级连接,以及改进的金字塔池化模块进行多方面特征提取,在保留上下文特征信息的同时获得更多的图像细节。通过设计多级损失函数训练网络模型,从而加快网络收敛。在剑桥驾驶标注视频数据集上的实验结果表明,该模型的平均交并比为60.21%,与DeepLabV3+和DenseASPP模型相比参数量减少近30%,在不额外增加参数量的前提下提升了模型的分割精度,且在不同场景下均具有较好的鲁棒性。     

并行多尺度特征融合的热层析图像分割算法

热层析技术应用于医学乳腺肿瘤检测具有重要的应用前景,但是医生在临床应用过程中,通过热层析图像诊断容易出现主观差异性误诊现象,为此,提出了一种智能化分割算法用于辅助诊断。然而,医学热层析图像由于目前数据量匮乏,且病灶区域占比小,依靠经典的分割模型,如FCN、U-Net容易出现分割不连续,边界细节分割不精细等问题。设计了一种基于并行多尺度特征融合的语义分割模型,模型通过并行的多分辨率特征子网之间反复的信息交换,在保证分割结果语义信息准确之外,还能有效地抓取病灶区域的细节特征。该方法在热层析医学图像数据集上取得了0.635?7的均交并比,相较于经典的U-Net分割网络,取得了5.14个百分点的提升,在肿块和血管等小目标区域的细节分割上有着更出色的表现。实验结果表明,该算法对热层析临床用于乳腺癌的辅助诊断具有现实意义。     

基于多级特征整合的图像语义分割研究

传统的全卷积神经网络由于不断的池化和下采样操作使得最后的特征热点图分辨率损失严重,导致了分割结果的细节刻画能力的缺失,为了弥补这一缺陷,往往通过跳跃连接融合中层的特征图以恢复空间信息.由于无法充分利用网络的低层特征信息,传统全卷积网络的特征融合阶段存在相当的缺陷,本文对这一现象进行了深入的分析.本文在上采样路径之前采用基于特征金字塔的特征信息增强方法,克服了浅层特征图语义信息匮乏这一缺点,使得整个网络能更充分的利用前向计算产生的特征图,输出的分割结果也更为精确.本文提出的算法在Pascal VOC数据集上取得了75.8%的均像素精度和83.9%的权频交并比,有效的提高了分类精度.     

基于双分支融合注意力机制的图像分割算法

针对DeepLabV3+在特征提取阶段忽略了不同尺度特征重要程度出现的部分细节信息损失导致图像分割不细致,提出一种融合双分支特征提取和注意力机制的改进算法. ResNet101骨干网络初步提取出的特征图作为注意力机制的输入特征,解决了网络退化及梯度消失的问题,也能够捕获到被DeepLabV3+忽略的图像细节信息;设计双分支特征提取机制扩大特征提取能力,细化图像边缘信息以优化网络对不同尺度特征关注不均的问题;同时,联合采用交叉熵损失和类别不平衡函数两种损失函数作为损失函数,通过聚焦于前景样本降低背景的影响,提高算法分割精度.实验结果表明,改进算法在PASCAL VOC 2012和CityScapes数据集上的平均交并比(MIoU)值分别达到了79.92%和68.59%,与经典算法和基于DeepLabV3+改进的算法相比,特征提取的准确性有所提高,分割效果更优.     

基于注意力机制和辅助任务的语义分割算法

为提高网络模型低层特征的离散度和语义分割算法的性能,以全卷积神经网络作为基础模型,提出一种基于辅助损失、边缘检测辅助任务和注意力机制的语义分割算法。通过重新设计网络模型的辅助损失分支,使网络低层特征编码更多语义信息。在多任务学习中,选择边缘检测作为辅助任务,基于注意力机制设计边缘检测的辅助任务分支,使网络模型更关注物体的形状和边缘信息。在此基础上,将基础模型、辅助损失分支、辅助任务分支集成构造为语义分割模型。在VOC2012数据集上的实验结果表明,该算法的平均交并比为71.5%,相比基础模型算法提高了6个百分点。