U-Net网络医学图像分割应用综述

病灶精确分割对患者病情评估和治疗方案制定有重要意义,由于医学图像中病灶与周围组织的对比度低,同一疾病病灶边缘和形状存在很大差异,从而增加了分割难度。U-Net是近些年深度学习研究中的热点,为医生提供了一致性的量化病灶方法,一定程度上提高了分割性能,广泛应用于医学图像语义分割领域。本文对U-Net网络进行全面综述。阐述U-Net网络的基本结构和工作原理;从编码器个数、多个U-Net级联、与U-Net结合的其他模型以及3D U-Net等方面对U-Net网络模型的改进进行总结;从卷积操作、下采样操作、上采样操作、跳跃连接、模型优化策略和数据增强等方面对U-Net网络结构改进进行总结;从残差思想、密集思想、注意力机制和多机制组合等方面对U-Net的改进机制进行总结;对U-Net网络未来的发展方向进行展望。本文对U-Net网络的原理、结构和模型进行详细总结,对U-Net网络的发展具有一定积极意义。     

融合多模式匹配的网络信息实体关联研究仿真

对网络信息实体进行关联匹配,能够更好的实现网络数据的传递和分析。由于网络数据呈现多源异构,以及非均匀分布等特征,导致难以对其信息实体进行准确快速的关联匹配。由此,提出了融合多模式匹配的网络信息实体关联策略。策略考虑了网络信息实体的复杂性与动态性,首先设计了语法相似性,对大量简单信息实体进行快速匹配;然后基于深度与距离设计了语义相似性,对实体中包含的词干与复合词汇进行准确匹配;再利用数据类型建立类型相似性,对缺失信息的实体进行匹配;最后通过编辑距离与惩戒函数,设计了结构性相似度,对实体之间上下文依赖与约束进行匹配。根据实验结果,验证了融合多模式匹配的网络信息实体关联策略具有灵敏的区分能力,并且在匹配准确度和匹配效率上均取得了显著的性能优化效果,能够有效应对网络信息实体的异构与分布特性。     

语义地图导航的智能化服务机器人研究

基于语义地图导航的智能化服务机器人系统,以搭载深度相机和二维激光雷达的差分轮智能车的形式呈现。系统以树莓派作为主控制器,利用OpenCR控制电机驱动和辅助驾驶传感器,通过ROS机器人操作系统将机器人控制器、智能信息处理模块和各类传感器融合成一个有机整体。所构建的机器人系统在服务过程中,通过感知周围环境、收集数据完成静态、动态物体的辨识,然后结合二维地图数据完成目标检测和语义地图的构建。为了提升系统智能化程度,配合深度推理神经计算棒,并结合Mobile Net网络架构下的SSD目标实时检测算法,提高了视觉感知的实时程度以及准确性。     

一种基于决策树和词义相似度的N1+N2结构语法关系判定方法

设计了一种基于决策树算法的N1+N2结构语法关系判定方法.首先建立了该结构的语料库,对每条语料都标注构建特征集所需的词性、《同义词词林》语义编码、语法关系和词义相似度等信息;然后为证明相似度在判断语法关系中的合理性,根据语言学原理研究了N1+N2结构两个名词间语义相似度与语法关系之间的内在规律:①从语法关系的角度比较两个名词间的语义相似度结果为:并列关系>复指关系>定中关系>主谓关系;②从语言功能焦点的角度比较两个名词间的语义相似度结果为:并焦型短语>后焦型短语.最后以此为基础构建了特征集,运用决策树C4.5算法建立了自动判定N1+N2结构语法关系的方法.运用该算法在自建语料库的测试集中进行测试,正确率为89.39％.     

多尺度分割先验迭代重加权低秩恢复显著性检测

目的 现有显著性检测方法大多只关注显著目标的中心信息,使得算法只能得到中心清晰、边缘模糊的显著目标,丢失了一些重要的边界信息,而使用核范数约束进行低秩矩阵恢复,运算过程冗余。为解决以上问题,本文提出一种无监督迭代重加权最小二乘低秩恢复算法,用于图像视觉显著性检测。方法 将图像分为细中粗3种尺度的分割,从细粒度和粗粒度先验的融合中得到分割先验信息;将融合后的分割先验信息通过迭代重加权最小二乘法求解平滑低秩矩阵恢复,生成粗略显著图;使用中粒度分割先验对粗略显著图进行平滑,生成最终的视觉显著图。结果 实验在MSRA10K（Microsoft Research Asia 10K）、SOD（salient object detection dataset）和ECSSD（extended complex scene saliency dataset）数据集上进行测试,并与现有的11种算法进行对比。结果表明,本文算法可生成边界清晰的显著图。在MSRA10K数据集上,本文算法实现了最高的AUC（area under ROC（receiver operating characteristic）curve）和F-measure值,MAE（mean absolute error）值仅次于SMD（structured matrix decomposition）算法和RBD（robust back ground detection）算法,AUC和F-measure值比次优算法RPCA（robust principal component analysis）分别提高了3.9%和12.3%;在SOD数据集上,综合AUC、F-measure和MAE值来看,本文算法优于除SMD算法以外的其他算法,AUC值仅次于SMD算法、SC（smoothness constraint）算法和GBVS（graph-based visual salieney）算法,F-measure值低于最优算法SMD 2.6%;在ECSSD数据集上,本文算法实现了最高的F-measure值75.5%,AUC值略低于最优算法SC 1%,MAE值略低于最优算法HCNs（hierarchical co-salient object detection via color names）2%。结论 实验结果表明,本文算法能从前景复杂或背景复杂的显著图像中更准确地检测出边界清晰的显著目标。     

弱监督深度语义分割网络的多源遥感影像水体检测

目的 深度语义分割网络的优良性能高度依赖于大规模和高质量的像素级标签数据。在现实任务中,收集大规模、高质量的像素级水体标签数据将耗费大量人力物力。为了减少标注工作量,本文提出使用已有的公开水体覆盖产品来创建遥感影像对应的水体标签,然而已有的公开水体覆盖产品的空间分辨率低且存在一定错误。对此,提出采用弱监督深度学习方法训练深度语义分割网络。方法 在训练阶段,将原始数据集划分为多个互不重叠的子数据集,分别训练深度语义分割网络,并将训练得到的多个深度语义分割网络协同更新标签,然后利用更新后的标签重复前述过程,重新训练深度语义分割网络,多次迭代后可以获得好的深度语义分割网络。在测试阶段,多源遥感影像经多个代表不同视角的深度语义分割网络分别预测,然后投票产生最后的水体检测结果。结果 为了验证本文方法的有效性,基于原始多源遥感影像数据创建了一个面向水体检测的多源遥感影像数据集,并与基于传统的水体指数阈值分割法和基于低质量水体标签直接学习的深度语义分割网络进行比较,交并比（intersection-over-union,IoU）分别提升了5.5%和7.2%。结论 实验结果表明,本文方法具有收敛性,并且光学影像和合成孔径雷达（synthetic aperture radar,SAR）影像的融合有助于提高水体检测性能。在使用分辨率低、噪声多的水体标签进行训练的情况下,训练所得多视角模型的水体检测精度明显优于基于传统的水体指数阈值分割法和基于低质量水体标签直接学习的深度语义分割网络。     

融合空洞卷积与注意力的胃癌组织切片分割

目的 病理组织切片检查是诊断胃癌的金标准,准确发现切片中的病变区域有助于及时确诊并开展后续治疗。然而,由于病理切片图像的复杂性、病变细胞与正常细胞形态差异过小等问题,传统的语义分割模型并不能达到理想的分割效果。基于此,本文提出了一种针对病理切片的语义分割方法ADEU-Net （attention-dilated-efficient U-Net++）,提高胃癌区域分割的精度,实现端到端分割。方法 ADEU-Net使用经过迁移学习的EfficientNet作为编码器部分,增强图像特征提取能力。解码器采用了简化的U-Net++短连接方式,促进深浅层特征融合的同时减少网络参数量,并重新设计了其中的卷积模块提高梯度传递能力。中心模块使用空洞卷积对编码器输出结果进行多尺度的特征提取,增强模型对不同尺寸切片的鲁棒性。编码器与解码器的跳跃连接使用了注意力模块,以抑制背景信息的特征响应。结果 在2020年“华录杯”江苏大数据开发与应用大赛（简称“SEED”大赛）数据集中与其他经典方法比较,验证了一些经典模型在该分割任务中难以拟合的问题,同时实验得出修改特征提取方式对结果有较大提升,本文方法在分割准确度上比原始U-Net提高了18.96%。在SEED数据集与2017年中国大数据人工智能创新创业大赛（brain of things,BOT）数据集中进行了消融实验,验证了本文方法中各个模块均有助于提高病理切片的分割效果。在SEED数据集中,本文方法ADEU-Net比基准模型在Dice系数、准确度、敏感度和精确度上分别提升了5.17%、2.7%、3.69%、4.08%;在BOT数据集中,本文方法的4项指标分别提升了0.47%、0.06%、4.30%、6.08%。结论 提出的ADEU-Net提升了胃癌病理切片病灶点分割的精度,同时具有良好的泛化性能。     

面向上行流媒体的压缩感知视频流技术前沿

上行流媒体在军民融合领域展现出日益重要的新兴战略价值,压缩感知视频流技术体系在上行流媒体应用中具有前端功耗低、容错性好、适用信号广等独特优势,已成为当前可视通信研究的前沿与热点之一。本文从阐述上行流媒体的应用特征出发,从性能指标、并行分块计算成像、低复杂度视频编码、视频重构和语义质量评价等方面,分析了当前针对压缩感知视频流的基础理论与关键技术,对国内外相关的研究进展进行了探究与比较。面向上行流媒体的压缩感知视频流面临着观测效率难控、码流适配困难和重建质量较低等技术挑战。对压缩感知视频流的技术发展趋势进行展望,未来将通过前端与智能云端的分工协作,突破高效率的视频观测与语义质量导引视频重构等关键技术,进一步开拓压缩感知视频流在上行流媒体应用中的定量优势与演进途径。     

基于特征融合与双模板嵌套更新的孪生网络跟踪算法

为提高全卷积孪生网络SiamFC在复杂场景下的识别和定位能力,提出一种基于多响应图融合与双模板嵌套更新的实时目标跟踪算法。使用深度ResNet-22替换AlexNet作为骨干网络以提升网络特征提取性能,建立强识别能力的骨干语义分支。在ResNet-22的浅层使用高分辨率特征,构造强定位能力的浅层位置分支,计算并融合两个分支响应。通过高置信度的双模板嵌套更新机制对两个分支的模板进行更新,以适应目标的外观和位置变化。在OTB2015和VOT2016数据集上的实验结果表明,与基于SiamFC、SiamDW等的目标跟踪算法相比,该算法在目标快速移动、遮挡等复杂场景下跟踪效果更稳定,并且运行速度达到34 frame/s,满足实时性要求。     

Mask R-CNN中特征不平衡问题的全局信息融合方法

特征不平衡问题是影响神经网络检测效率的关键因素。针对Mask R-CNN中的特征不平衡问题,提出一种基于全局特征金字塔网络（GFPN）的信息融合方法。通过将GFPN产生的不同大小特征相融合,生成包含全局语义信息的特征网络,并采用反向过程对原始特征层进行重新标度,从而使得每个特征层均含有全局语义信息。实验结果表明,与原始基于Mask R-CNN的方法相比,该方法的检测精度提升4~6个百分点,而检测时间仅增加0.112 s。