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多模态磁共振脑肿瘤图像自动分割算法研究 被引量:18
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作者 何承恩 徐慧君 +1 位作者 王忠 马丽萍 《光学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第6期60-69,共10页
脑肿瘤图像自动分割的难点在于肿瘤形态各异,且类别不平衡情况比较严重,常规的卷积神经网络难以预测出高精度分割图像。针对以上问题,在原始3D-Unet的基础上提出一种改进模型,以混合膨胀卷积模块代替常规卷积模块,指数级地增大神经元的... 脑肿瘤图像自动分割的难点在于肿瘤形态各异,且类别不平衡情况比较严重,常规的卷积神经网络难以预测出高精度分割图像。针对以上问题,在原始3D-Unet的基础上提出一种改进模型,以混合膨胀卷积模块代替常规卷积模块,指数级地增大神经元的感受野,同时减小网络深度,避免上采样时无法恢复小目标的情况。同时以混合损失函数代替原来的Dice损失函数,加强稀疏类分类错误时对模型的惩罚,迫使模型更好地学习分类错误的样本。实验结果表明,混合膨胀卷积模块与混合损失函数能分别提高整个肿瘤区域和肿瘤核心区域的预测精度,提出的3D-HDC-Unet模型改善了脑肿瘤自动分割的多项性能参数。 展开更多
关键词 图像处理 脑肿瘤自动分割 卷积神经网络 混合膨胀卷积 混合损失函数 磁共振图像
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改进多阶段渐进式的受电弓碳滑板图像去模糊
2
作者 刘伟民 张梦准 +2 位作者 郑爱云 刘晋 郑直 《电子测量技术》 北大核心 2024年第5期85-93,共9页
针对高铁运行速度过快,容易导致受电弓碳滑板的监测图像出现运动模糊问题,提出了一种改进多阶段渐进式网络的图像去模糊方法。首先,引入混合膨胀卷积作为特征提取网络,在不改变计算量和特征图分辨率前提下,可以增大局部感受野,进而可获... 针对高铁运行速度过快,容易导致受电弓碳滑板的监测图像出现运动模糊问题,提出了一种改进多阶段渐进式网络的图像去模糊方法。首先,引入混合膨胀卷积作为特征提取网络,在不改变计算量和特征图分辨率前提下,可以增大局部感受野,进而可获取高质量的图像纹理和细节信息;其次,引入像素点注意力机制,自适应地选择每个像素点的权重值,增强模型去模糊质量;再次,引入混合损失函数,提高模型对不同类型模糊的鲁棒性;最后,制作1600对受电弓碳滑板监测图像合成数据集以供模型进行训练和测试。为了评估所提网络的去模糊效果,将训练所得模型在上述数据集上进行了测试,实验结果表明峰值信噪比达到了38.82 dB、结构相似性达到了0.9723,在视觉上较另外7种经典方法能更好地复原图像的边缘轮廓和纹理细节信息。有效地提升了模型的鲁棒性。 展开更多
关键词 图像去模糊 卷积神经网络 混合膨胀卷积 像素点注意力 混合损失函数
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融合CNN和ViT的乳腺超声图像肿瘤分割方法
3
作者 彭雨彤 梁凤梅 《智能系统学报》 CSCD 北大核心 2024年第3期556-564,共9页
针对乳腺超声图像肿瘤区域形状大小差异大导致分割困难,卷积神经网络(convolutional neural networks,CNN)建模长距离依赖性和空间相关性方面存在局限性,视觉Transformer(vision Transformer,ViT)要求数据量巨大等问题,提出一种融合CNN... 针对乳腺超声图像肿瘤区域形状大小差异大导致分割困难,卷积神经网络(convolutional neural networks,CNN)建模长距离依赖性和空间相关性方面存在局限性,视觉Transformer(vision Transformer,ViT)要求数据量巨大等问题,提出一种融合CNN和ViT的分割方法。使用改进的Swin Transformer模块和基于可形变卷积的CNN编码器模块分别提取全局特征和局部细节特征,设计使用交叉注意力机制融合这两种尺度的特征表示,训练过程采取二元交叉熵损失混合边界损失函数,有效提高分割精度。在两个公共数据集上的实验结果表明,与现有经典算法相比所提方法的分割结果有显著提升,dice系数提升3.8412%,验证所提方法的有效性和可行性。 展开更多
关键词 卷积神经网络 乳腺超声图像分割 Swin Transformer 交叉注意力机制 混合损失函数 可形变卷积 多头跳跃注意力 深度学习
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基于循环特征推理的大间距缺失地震数据重建方法
4
作者 李紫娟 常光耀 贾永娜 《煤田地质与勘探》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第9期176-183,共8页
【目的】由于急流、裂谷、高山等自然环境的限制,采集的地震数据会出现大间距缺失的现象,影响后续的地震数据处理和地质分析工作,需要对缺失数据进行插值重建。【方法】为解决大间距地震数据缺失问题,提出一种基于循环特征推理的重建方... 【目的】由于急流、裂谷、高山等自然环境的限制,采集的地震数据会出现大间距缺失的现象,影响后续的地震数据处理和地质分析工作,需要对缺失数据进行插值重建。【方法】为解决大间距地震数据缺失问题,提出一种基于循环特征推理的重建方法。首先缺失的地震数据经过部分卷积运算,在计算过程中根据感受野内有效特征图数据的占比,自适应地调整卷积运算结果的权重,避免在连续缺失的地震道上执行无效的卷积操作。然后采用循环特征推理的方式,逐步对缺失部分进行渐进式重建。部分卷积运算和循环特征推理交替进行,直至所有缺失数据重建完成。最后特征融合每次迭代产生的重建特征,以保证推理的准确性。为增强模型对大间距缺失区域纹理细节的学习能力,结合纹理损失和均方误差函数作为复合损失函数,进一步提高重建精度。【结果和结论】结果显示:(1)基于循环特征推理的方法可以有效重建大间距缺失的地震数据,信噪比在原缺失数据的14.89 dB的基础上提升至28.15 dB。(2)连续缺失30道至80道的多次重建实验中,本方法的重建结果信噪比、结构相似性、均方误差等评价指标均优于U-Net方法。采用6种不同公开数据集测试了本方法的重建效果,进一步证明了本方法的有效性。(3)对比实验探究部分卷积核大小对重建结果的影响表明,当部分卷积核大小为3×3时重建结果信噪比更高并且迭代时间更短。研究成果为大间距缺失地震数据的重建方法提供了新的解决思路。 展开更多
关键词 地震数据重建 部分卷积 循环特征推理 复合损失函数
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一种基于生成对抗网络的图像去雾算法
5
作者 李博文 刘进锋 《宁夏工程技术》 CAS 2024年第2期185-192,共8页
经现有去雾算法处理的图像存在色彩失真、纹理细节丢失、网格伪影等问题,为此,基于生成对抗网络,提出了一种端到端的去雾算法。该算法将U-Net网络引入生成器模块,采用多尺度卷积和跳跃连接融合不同层级的特征,使用混合空洞卷积模块捕获... 经现有去雾算法处理的图像存在色彩失真、纹理细节丢失、网格伪影等问题,为此,基于生成对抗网络,提出了一种端到端的去雾算法。该算法将U-Net网络引入生成器模块,采用多尺度卷积和跳跃连接融合不同层级的特征,使用混合空洞卷积模块捕获上下文信息,扩大了感受野并缓解了网格伪影问题;同时通过复合损失函数约束图像边界,提高了去雾图像的精细化质量,有效解决了现有去雾算法存在的问题。所提算法在SOTS数据集上的实验结果表明,去雾图像的客观评价指标和感官效果均优于所有对比算法;在UA-DETRAC数据集上的实验证明,经该算法处理的图像可应用于交通场景的目标检测任务中。 展开更多
关键词 图像去雾 生成对抗网络 混合空洞卷积 复合损失函数 目标检测
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Two Stages Segmentation Algorithm of Breast Tumor in DCE-MRI Based on Multi-Scale Feature and Boundary Attention Mechanism
6
作者 Bing Li Liangyu Wang +3 位作者 Xia Liu Hongbin Fan Bo Wang Shoudi Tong 《Computers, Materials & Continua》 SCIE EI 2024年第7期1543-1561,共19页
Nuclearmagnetic resonance imaging of breasts often presents complex backgrounds.Breast tumors exhibit varying sizes,uneven intensity,and indistinct boundaries.These characteristics can lead to challenges such as low a... Nuclearmagnetic resonance imaging of breasts often presents complex backgrounds.Breast tumors exhibit varying sizes,uneven intensity,and indistinct boundaries.These characteristics can lead to challenges such as low accuracy and incorrect segmentation during tumor segmentation.Thus,we propose a two-stage breast tumor segmentation method leveraging multi-scale features and boundary attention mechanisms.Initially,the breast region of interest is extracted to isolate the breast area from surrounding tissues and organs.Subsequently,we devise a fusion network incorporatingmulti-scale features and boundary attentionmechanisms for breast tumor segmentation.We incorporate multi-scale parallel dilated convolution modules into the network,enhancing its capability to segment tumors of various sizes through multi-scale convolution and novel fusion techniques.Additionally,attention and boundary detection modules are included to augment the network’s capacity to locate tumors by capturing nonlocal dependencies in both spatial and channel domains.Furthermore,a hybrid loss function with boundary weight is employed to address sample class imbalance issues and enhance the network’s boundary maintenance capability through additional loss.Themethod was evaluated using breast data from 207 patients at RuijinHospital,resulting in a 6.64%increase in Dice similarity coefficient compared to the benchmarkU-Net.Experimental results demonstrate the superiority of the method over other segmentation techniques,with fewer model parameters. 展开更多
关键词 Dynamic contrast-enhanced magnetic resonance imaging(DCE-MRI) breast tumor segmentation multi-scale dilated convolution boundary attention the hybrid loss function with boundary weight
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基于多尺度和注意力机制的红外与可见光图像融合
7
作者 闵莉 田林林 +2 位作者 赵怀慈 刘鹏飞 曹思健 《控制与决策》 EI CSCD 北大核心 2024年第1期227-235,共9页
现有的红外与可见光图像融合算法通常从单一尺度提取图像特征,导致融合图像无法全面保留原始特征信息.针对上述问题,提出一种基于多尺度和注意力机制的自编码网络结构实现红外与可见光图像融合.首先,采用密集连接和多尺度注意力模块构... 现有的红外与可见光图像融合算法通常从单一尺度提取图像特征,导致融合图像无法全面保留原始特征信息.针对上述问题,提出一种基于多尺度和注意力机制的自编码网络结构实现红外与可见光图像融合.首先,采用密集连接和多尺度注意力模块构建编码器网络,并引入自注意力机制增强像素间的依赖关系,充分提取红外图像的显著目标和可见光图像的细节纹理;然后,特征融合阶段采用基于通道与空间的联合注意融合网络,进一步融合图像典型特征;接着,设计基于像素、结构相似性和色彩的混合损失函数指导网络训练,进一步约束融合图像与源图像的相似性;最后,通过对比实验的主观和客观评价结果,验证所提出算法相比于其他代表性融合算法具有更优异的图像融合能力. 展开更多
关键词 图像融合 自编码网络 多尺度注意力模块 注意融合网络 混合损失函数
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基于混合损失U-Net的SAR图像渤海海冰检测研究 被引量:6
8
作者 徐欢 任沂斌 《海洋学报》 CAS CSCD 北大核心 2021年第6期157-170,共14页
渤海是我国重要的经济区,海冰灾害严重威胁着人类生产活动。合成孔径雷达具有全天候成像能力,研究渤海区域的SAR图像海冰检测具有重要意义。传统海冰检测方法受限于特征提取方法和建模方式,检测精度有待提升。深度学习具有极强的特征自... 渤海是我国重要的经济区,海冰灾害严重威胁着人类生产活动。合成孔径雷达具有全天候成像能力,研究渤海区域的SAR图像海冰检测具有重要意义。传统海冰检测方法受限于特征提取方法和建模方式,检测精度有待提升。深度学习具有极强的特征自学习能力,适用于图像检测问题。本文基于深度学习框架U-Net,以Sentinel-1双极化(VV和VH)合成孔径雷达图像为输入信息,设计混合损失函数优化传统U-Net模型,形成了基于混合损失U-Net的渤海海冰检测模型。将本文模型与传统海冰检测方法[脉冲耦合神经网络(PCNN)、马尔科夫随机场(MRF)和分水岭算法]和基于深度卷积神经网络(CNN)的深度学习方法进行了对比。实验结果表明:本文基于混合损失U-Net的海冰检测模型在重叠度、F1分数、精确度和召回率4项度量指标上分别达到了97.567%、98.769%、98.767%和98.771%,检测效果明显优于对比方法;双极化信息输入的检测结果比VV单极化输入的检测结果在F1分数、精确度、召回率和重叠度上分别提高了0.375%、0.111%、0.639%和0.740%;混合损失函数的检测结果比非混合损失函数的检测结果在F1分数、精确度、召回率和重叠度上分别提高了1.129%、0.947%、1.794%和2.231%;模型能对冰水沿线、冰间水道、冰间隙等细节进行有效检测;可应用于渤海区域整幅SAR图像的海冰检测,为海冰监测、海冰变化分析、海冰预报提供技术支撑。 展开更多
关键词 合成孔径雷达图像 海冰检测 深度学习 U-Net 混合损失函数
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Liver Tumor Segmentation Based on Multi-Scale and Self-Attention Mechanism 被引量:1
9
作者 Fufang Li Manlin Luo +2 位作者 Ming Hu Guobin Wang Yan Chen 《Computer Systems Science & Engineering》 SCIE EI 2023年第12期2835-2850,共16页
Liver cancer has the second highest incidence rate among all types of malignant tumors,and currently,its diagnosis heavily depends on doctors’manual labeling of CT scan images,a process that is time-consuming and sus... Liver cancer has the second highest incidence rate among all types of malignant tumors,and currently,its diagnosis heavily depends on doctors’manual labeling of CT scan images,a process that is time-consuming and susceptible to subjective errors.To address the aforementioned issues,we propose an automatic segmentation model for liver and tumors called Res2Swin Unet,which is based on the Unet architecture.The model combines Attention-Res2 and Swin Transformer modules for liver and tumor segmentation,respectively.Attention-Res2 merges multiple feature map parts with an Attention gate via skip connections,while Swin Transformer captures long-range dependencies and models the input globally.And the model uses deep supervision and a hybrid loss function for faster convergence.On the LiTS2017 dataset,it achieves better segmentation performance than other models,with an average Dice coefficient of 97.0%for liver segmentation and 81.2%for tumor segmentation. 展开更多
关键词 Liver and tumor segmentation unet attention gate swin transformer deep supervision hybrid loss function
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基于密集特征推理及混合损失函数的修复算法 被引量:1
10
作者 李海燕 尹浩林 +1 位作者 李鹏 周丽萍 《华南理工大学学报(自然科学版)》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第9期99-109,共11页
为有效解决现有算法修复大面积不规则缺失图像时存在特征利用率低、图像结构连贯性差的问题,提出基于密集特征推理(DFR)及混合损失函数的图像修复算法。修复网络由多个特征推理(FR)模块密集连接组成,首先将待修复图像输入第1个推理模块... 为有效解决现有算法修复大面积不规则缺失图像时存在特征利用率低、图像结构连贯性差的问题,提出基于密集特征推理(DFR)及混合损失函数的图像修复算法。修复网络由多个特征推理(FR)模块密集连接组成,首先将待修复图像输入第1个推理模块中进行特征推理,之后将输出特征图通道合并送入下一个推理模块,后续推理的每一个模块的输入都是来自前面所有推理模块的推理特征,如此循环,以充分利用每个推理模块捕获的特征信息;然后提出一个传播一致性注意力机制(PCA),提高修补区域与已知区域的整体一致性;最后,提出混合损失函数(ML)优化修复结果的结构连贯性。整个DFR网络使用组归一化(GN),小批量训练也可达到优异的修复效果。在国际公认的Paris StreetView巴黎街景数据集和CelebA人脸数据集上验证文中所提算法的性能,主客观的实验结果表明:所提算法能有效修复大面积不规则缺失图像,提升特征利用率与结构连贯性,其平均峰值信噪比(PSNR)、平均结构相似度(SSIM)、均方误差(MSE)、弗雷歇距离(FID)及学习感知图像块相似度(LPIPS)指标优于对比算法。 展开更多
关键词 图像修复 密集特征推理 注意力机制 混合损失函数 组归一化
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引入门控轴向自注意力的多通道病理图像分割
11
作者 陈志 李歆 +2 位作者 林丽燕 钟婧 时鹏 《计算机应用》 CSCD 北大核心 2023年第4期1269-1277,共9页
在苏木精-伊红(HE)染色病理图像中,细胞染色分布的不均匀和各类组织形态的多样性给自动化分割带来了极大挑战。针对传统卷积无法捕获大邻域范围内像素间的关联特征,导致分割效果难以进一步提升的问题,提出引入门控轴向自注意力的多通道... 在苏木精-伊红(HE)染色病理图像中,细胞染色分布的不均匀和各类组织形态的多样性给自动化分割带来了极大挑战。针对传统卷积无法捕获大邻域范围内像素间的关联特征,导致分割效果难以进一步提升的问题,提出引入门控轴向自注意力的多通道分割网络(MCSegNet)模型,以实现病理图像细胞核的精准分割。所提模型采用双编码器和解码器结构,在其中使用轴向自注意力编码通道捕获全局特征,并使用基于残差结构的卷积编码通道获取局部精细特征;在编码通道末端,通过特征融合增强特征表示,从而为解码器提供良好的信息基础;而解码器通过级联多个上采样模块逐步生成分割结果。此外,使用改进的混合损失函数有效解决了病理图像中普遍存在的样本不均衡问题。在MoNuSeg2020公开数据集上的实验结果表明,改进的分割方法比U-Net在F1、交并比(IoU)指标上分别提升了2.66个百分点、2.77个百分点,有效改善了病理图像的分割效果,提高了临床诊断的可靠性。 展开更多
关键词 病理图像 细胞核分割 轴向自注意力 残差结构 混合损失函数
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A High-similarity shellfish recognition method based on convolutional neural network
12
作者 Yang Zhang Jun Yue +2 位作者 Aihuan Song Shixiang Jia Zhenbo Li 《Information Processing in Agriculture》 EI CSCD 2023年第2期149-163,共15页
The high similarity of shellfish images and unbalanced samples are key factors affecting the accuracy of shellfish recognition.This study proposes a new shellfish recognition method FL_Net based on a Convolutional Neu... The high similarity of shellfish images and unbalanced samples are key factors affecting the accuracy of shellfish recognition.This study proposes a new shellfish recognition method FL_Net based on a Convolutional Neural Network(CNN).We first establish the shellfish image(SI)dataset with 68 species and 93574 images,and then propose a filter pruning and repairing model driven by an output entropy and orthogonality measurement for the recognition of shellfish with high similarity features to improve the feature expression ability of valid information.For the shellfish recognition with unbalanced samples,a hybrid loss function,including regularization term and focus loss term,is employed to reduce the weight of easily classified samples by controlling the shared weight of each sample species to the total loss.The experimental results show that the accuracy of shell-fish recognition of the proposed method is 93.95%,13.68%higher than the benchmark network(VGG16),and the accuracy of shellfish recognition is improved by 0.46%,17.41%,17.36%,4.46%,1.67%,and 1.03%respectively compared with AlexNet,GoogLeNet,ResNet50,SN_Net,MutualNet,and ResNeSt,which are used to verify the efficiency of the proposed method. 展开更多
关键词 Shellfish recognition High similarity Unbalanced samples Convolutional Neural Network Filter pruning and repairing hybrid loss function
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基于VAE-RefineNet算法流程的GPR杂波抑制和目标成像
13
作者 戴前伟 熊泽平 +3 位作者 丁浩 雷建伟 贺月 雷轶 《地球物理学进展》 CSCD 北大核心 2023年第5期2250-2262,共13页
在探地雷达勘探中,地下层位和杂波会对管线异常双曲线波形产生的干扰,为了提高目标成像质量,本文提出了一种基于混合损失函数的VAE和RefineNet网络算法流程用于优化GPR剖面.首先,使用VAE网络消除剖面中的地层信息,将输入数据通过编码映... 在探地雷达勘探中,地下层位和杂波会对管线异常双曲线波形产生的干扰,为了提高目标成像质量,本文提出了一种基于混合损失函数的VAE和RefineNet网络算法流程用于优化GPR剖面.首先,使用VAE网络消除剖面中的地层信息,将输入数据通过编码映射到潜在空间,再从潜在空间中随机抽取样本并解码,以生成不含地层信息的剖面;然后,将该剖面输入RefineNet网络中,对剖面中的杂波干扰进行抑制,RefineNet网络通过增加混合注意力模块、残差卷积单元、像素混洗、链式残差池化和多尺度金字塔模块,提高了网络对于细节特征的捕获能力,在有效抑制杂波干扰的同时,还能关注到目标信号,提高目标信号连续性并且增强目标信号.通过数值模拟中不同损失函数的处理效果对比,验证了本文所提出算法流程对于处理GPR剖面的有效性和适应性.并且成功应用于实测资料中,提高了目标成像质量,使得目标异常体的定位信息更加准确,对实际工程应用具有指导意义. 展开更多
关键词 探地雷达 变分自编码器 RefineNet 混合损失函数 地下管线 目标成像
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坐标并行注意力下密集空洞卷积的脉络膜分割
14
作者 刘渝 夏源祥 万永菁 《华东理工大学学报(自然科学版)》 CAS CSCD 北大核心 2023年第2期247-254,共8页
脉络膜的变化与很多眼科疾病密切相关。医生在诊断过程中常需要手动分割光学断层扫描图像(Optical Coherence Tomography,OCT)中的脉络膜,再定量分析脉络膜健康状况,但人工分割费时费力。脉络膜自动分割难点在于OCT图像中脉络膜下边界模... 脉络膜的变化与很多眼科疾病密切相关。医生在诊断过程中常需要手动分割光学断层扫描图像(Optical Coherence Tomography,OCT)中的脉络膜,再定量分析脉络膜健康状况,但人工分割费时费力。脉络膜自动分割难点在于OCT图像中脉络膜下边界模糊,很难捕捉上下文信息,并且脉络膜结构跟视网膜结构比较类似,容易混淆。为了解决该难点,本文提出了融合坐标并行注意力模块和密集空洞卷积模块的残差编解码模型;设计了一种桥结构,包含了注意力机制和空洞卷积,在增加模型感受野的同时抑制浅层噪声;同时为了使模型关注脉络膜结构信息,引入了一种包含结构相似性的混合损失函数来训练模型。实验结果表明,该模型能有效提升对脉络膜的分割精度,在OCT脉络膜数据集上,Dice系数和Jaccard相似度达到了97.63%和95.28%。 展开更多
关键词 脉络膜分割 坐标并行注意力 密集空洞卷积 残差模型 混合损失函数
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基于误差分布补偿的混杂模糊神经网络时间序列预测模型
15
作者 安杰 王梦灵 《华东理工大学学报(自然科学版)》 CAS CSCD 北大核心 2023年第4期589-597,共9页
针对时间序列预测问题,提出了一种基于误差分布分析的混杂模糊神经网络预测模型。首先,提出了一种混杂模糊神经网络结构,将原单一输出层替换为由一个全连接层和非线性激活函数混合的组合网络,用于学习组合隶属度层的输出。然后,提出了... 针对时间序列预测问题,提出了一种基于误差分布分析的混杂模糊神经网络预测模型。首先,提出了一种混杂模糊神经网络结构,将原单一输出层替换为由一个全连接层和非线性激活函数混合的组合网络,用于学习组合隶属度层的输出。然后,提出了基于误差分布的损失函数,使得更新参数的过程中既考虑了误差的大小又考虑了期望的误差分布。根据新的模型结构和新的损失函数,在梯度下降过程中,预测误差小出现概率较高或误差大出现率低的两类样本将获得较小的梯度更新增益,其他样本将在训练过程中获得较大更新增益,本文提出的方法可以获得更均匀和稳定的预测输出。最后通过两个仿真实验验证了本文提出的方法的有效性和准确性。 展开更多
关键词 模糊神经网络 混合网络结构 误差分布分析 损失函数 时间序列
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M-PSPNet多尺度海洋温度锋检测方法
16
作者 贺琪 曹翔 +3 位作者 徐慧芳 张明华 杜艳玲 宋巍 《海洋环境科学》 CAS CSCD 北大核心 2023年第4期630-639,共10页
海洋温度锋作为一种重要的中尺度海洋现象,是影响海洋热量交换与物质运输以及海气相互作用的关键因素,实现其精准检测是分析海洋锋时空变化及海洋气象动态监测的重要基础。海洋混合、温度变化缓慢导致海洋温度锋具有小目标、弱边缘的特... 海洋温度锋作为一种重要的中尺度海洋现象,是影响海洋热量交换与物质运输以及海气相互作用的关键因素,实现其精准检测是分析海洋锋时空变化及海洋气象动态监测的重要基础。海洋混合、温度变化缓慢导致海洋温度锋具有小目标、弱边缘的特性,针对传统的边缘检测和现有的深度学习方法存在形态刻画不准确和像素误检等问题,本文提出M-PSPNet多尺度海洋温度锋检测方法。该方法通过设计多尺度特征提取模块(Multi-ResNet),在保留浅层学习网络中获得的空间、位置特征的同时,结合深层网络获取的语义特征,提升模型对边缘轮廓、位置信息的检测能力;此外,该方法引入Dice_(loss)与Focal_(loss)组合的混合损失函数DF_(loss),引导模型注重预测结果与标注值的像素级差异,提高锋面像素检测的准确性。为验证方法的有效性,本文基于实验模型设计多组对比实验,实验结果显示:本文M-PSPNet多尺度海洋温度锋检测方法的交并比、查全率、查准率和F1值4项指标分别达到了78.79%、89.59%、86.95%、88.25%,检测效果明显优于对比方法;相比采用ResNet-50模块的模型检测结果,交并比、查全率、F1值3项指标分别提高了14.78%、19.15%、10.13%;相比采用单个损失函数的模型检测结果,交并比、查全率及查准率指标分别提高了1.4%、1.55%、5.1%;对比分析结果表明,本文提出的模型能精准定位海洋温度锋的位置、边缘轮廓,刻画出准确的锋面形态。 展开更多
关键词 深度学习 PSPNet 弱边缘性 海洋温度锋检测 混合损失函数
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DT-Net:Joint Dual-Input Transformer and CNN for Retinal Vessel Segmentation
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作者 Wenran Jia Simin Ma +1 位作者 Peng Geng Yan Sun 《Computers, Materials & Continua》 SCIE EI 2023年第9期3393-3411,共19页
Retinal vessel segmentation in fundus images plays an essential role in the screening,diagnosis,and treatment of many diseases.The acquired fundus images generally have the following problems:uneven illumination,high ... Retinal vessel segmentation in fundus images plays an essential role in the screening,diagnosis,and treatment of many diseases.The acquired fundus images generally have the following problems:uneven illumination,high noise,and complex structure.It makes vessel segmentation very challenging.Previous methods of retinal vascular segmentation mainly use convolutional neural networks on U Network(U-Net)models,and they have many limitations and shortcomings,such as the loss of microvascular details at the end of the vessels.We address the limitations of convolution by introducing the transformer into retinal vessel segmentation.Therefore,we propose a hybrid method for retinal vessel segmentation based on modulated deformable convolution and the transformer,named DT-Net.Firstly,multi-scale image features are extracted by deformable convolution and multi-head selfattention(MHSA).Secondly,image information is recovered,and vessel morphology is refined by the proposed transformer decoder block.Finally,the local prediction results are obtained by the side output layer.The accuracy of the vessel segmentation is improved by the hybrid loss function.Experimental results show that our method obtains good segmentation performance on Specificity(SP),Sensitivity(SE),Accuracy(ACC),Curve(AUC),and F1-score on three publicly available fundus datasets such as DRIVE,STARE,and CHASE_DB1. 展开更多
关键词 Retinal vessel segmentation deformable convolution MULTI-SCALE TRANSFORMER hybrid loss function
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一种多尺度轻量级脑胶质瘤图像分割网络 被引量:2
18
作者 杨晋生 陈洪鹏 +1 位作者 关欣 李锵 《华南理工大学学报(自然科学版)》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第12期132-141,共10页
手动分割核磁共振成像(MRI)图像中的脑肿瘤区域费时、费力,容易受个人主观性的影响,能够可靠、高效的半自动或自动分割脑肿瘤,对于医学辅助诊断尤为重要。近年来,基于卷积神经网络的脑肿瘤图像自动分割方法虽然取得了长足进步,但现有方... 手动分割核磁共振成像(MRI)图像中的脑肿瘤区域费时、费力,容易受个人主观性的影响,能够可靠、高效的半自动或自动分割脑肿瘤,对于医学辅助诊断尤为重要。近年来,基于卷积神经网络的脑肿瘤图像自动分割方法虽然取得了长足进步,但现有方法仍未能有效地融合肿瘤图像大尺度轮廓和小尺度纹理细节等方面特征,忽略了训练时丰富的全局上下文信息。针对这些问题,文中提出了一种多尺度轻量级脑肿瘤图像分割网络MSL-Net。首先,利用改进的分层解耦卷积替换U-Net网络中的基础卷积,在高效探索多尺度多视图空间信息的同时扩大了感受野;然后,在跳跃连接处引入双向加权空洞特征金字塔结构以融合多尺度特征,并使用结合了广义Dice损失函数和Focal损失函数的混合损失函数,以提升肿瘤和非肿瘤区像素数量不平衡情况下的分割精度并加快收敛速度。在BraTS 2019数据集上的实验结果表明:文中所提出的MSL-Net网络在整体肿瘤区、核心肿瘤区和增强肿瘤区的Dice相似系数分别为0.900 3、0.830 6和0.777 0,参数量和计算量(每秒浮点运算次数)分别为3.9×10^(5)和3.16×10^(10);与目前先进的方法相比,文中方法在实现轻量化的同时获得高的分割精度。 展开更多
关键词 脑肿瘤 图像分割 空洞卷积 特征融合 混合损失函数 多尺度 人工智能
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基于价值损耗的有轨电车混合动力能量策略比较研究 被引量:3
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作者 郭爱 陈超 +4 位作者 石俊杰 刘正杰 陈维荣 梁嘉懿 刘楠 《系统仿真学报》 CAS CSCD 北大核心 2021年第3期572-580,共9页
为了全面评价燃料电池有轨电车混合动力系统的经济性和提高系统的耐久性,计及燃料电池和锂电池寿命;提出了一种基于混合动力系统寿命的价值损耗评价函数。采用实测工况的需求功率,利用价值损耗函数对状态机、功率跟随和等效氢耗最小3种... 为了全面评价燃料电池有轨电车混合动力系统的经济性和提高系统的耐久性,计及燃料电池和锂电池寿命;提出了一种基于混合动力系统寿命的价值损耗评价函数。采用实测工况的需求功率,利用价值损耗函数对状态机、功率跟随和等效氢耗最小3种能量方法进行经济性分析。仿真结果表明:状态机策略的价值损耗最小,相比功率跟随和等效氢耗最小策略,该方法使系统的价值损耗分别减小了11.0%,6.3%。 展开更多
关键词 燃料电池 混合动力系统 能量管理策略 价值损耗 评价函数
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MIA-UNet:Multi-Scale Iterative Aggregation U-Network for Retinal Vessel Segmentation 被引量:2
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作者 Linfang Yu Zhen Qin +1 位作者 Yi Ding Zhiguang Qin 《Computer Modeling in Engineering & Sciences》 SCIE EI 2021年第11期805-828,共24页
As an important part of the new generation of information technology,the Internet of Things(IoT)has been widely concerned and regarded as an enabling technology of the next generation of health care system.The fundus ... As an important part of the new generation of information technology,the Internet of Things(IoT)has been widely concerned and regarded as an enabling technology of the next generation of health care system.The fundus photography equipment is connected to the cloud platform through the IoT,so as to realize the realtime uploading of fundus images and the rapid issuance of diagnostic suggestions by artificial intelligence.At the same time,important security and privacy issues have emerged.The data uploaded to the cloud platform involves more personal attributes,health status and medical application data of patients.Once leaked,abused or improperly disclosed,personal information security will be violated.Therefore,it is important to address the security and privacy issues of massive medical and healthcare equipment connecting to the infrastructure of IoT healthcare and health systems.To meet this challenge,we propose MIA-UNet,a multi-scale iterative aggregation U-network,which aims to achieve accurate and efficient retinal vessel segmentation for ophthalmic auxiliary diagnosis while ensuring that the network has low computational complexity to adapt to mobile terminals.In this way,users do not need to upload the data to the cloud platform,and can analyze and process the fundus images on their own mobile terminals,thus eliminating the leakage of personal information.Specifically,the interconnection between encoder and decoder,as well as the internal connection between decoder subnetworks in classic U-Net are redefined and redesigned.Furthermore,we propose a hybrid loss function to smooth the gradient and deal with the imbalance between foreground and background.Compared with the UNet,the segmentation performance of the proposed network is significantly improved on the premise that the number of parameters is only increased by 2%.When applied to three publicly available datasets:DRIVE,STARE and CHASE DB1,the proposed network achieves the accuracy/F1-score of 96.33%/84.34%,97.12%/83.17%and 97.06%/84.10%,respectively.The 展开更多
关键词 Retinal vessel segmentation security and privacy redesigned skip connection feature maps aggregation hybrid loss function
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