基于深度学习的图像显著性检测

来源 :河北师范大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:kongxianghua
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
显著性检测是通过模拟人的视觉注意机制,在图像中提取具有显著性的目标区域的过程。作为诸多计算机视觉应用的预处理步骤,显著性检测已广泛应用于多种任务中。
  本文总结和分析彩色图像显著性检测和高光谱图像显著性检测技术的研究现状,并基于深度学习研究实现了结合对抗学习的彩色图像显著性检测算法和结合自监督学习的高光谱图像显著性检测算法。
  1. 结合双流特征融合及对抗学习的彩色图像显著性检测(SaTSAL)
  在 CGAN 主体学习框架下,提出了一种结合双流特征融合和对抗学习的显著性检测算法。该算法以VGG-16和Res2Net-50双流异构网络为显著性检测的主干网络,实现由低级到高级的多级别、细粒度、富尺度的图像特征提取;针对每个单流结构,引入了基于卷积塔模块的多通道特征图的处理环节,进一步丰富了每个特征提取路径内同级特征图的多尺度信息;采用自顶向下、跨流特征图的逐级交叉侧向融合方式生成显著图,有效结合了目标显著性的大尺度上下文信息与显著性目标边界的小尺度特征。
  基于ECSSD,PASCAL-S,DUT-OMRON以及DUTS-test这4个公开数据集与其他10种优良显著性检测算法的比较实验,验证了该算法的有效性。
  2. 结合双池化、增强模块及对抗学习的彩色图像显著性检测(SaTPEAL)
  以 CGAN 为主体学习框架,提出一种结合双池化、增强模块和对抗学习的显著性检测算法(SaTPEAL)。将基于Res2Net-50的主干网络分别与全局二阶池化模块和带状池化模块结合,构建基于双池化策略的双路径特征提取模式,以实现彩色输入图像不同级别的高阶统计特性在各级特征图的逐级嵌入以及显著性目标区域不同部件之间远程空间依赖关系的捕获。采用自顶向下、逐级侧向融合多级特征图的方式生成粗糙显著图,有效利用了显著目标的高级语义特征与低级特征;进一步,构建基于迭代残差反卷积的后处理模块,进行粗糙显著图的细化增强,最终生成了边界更清晰、结构更完整的显著图。端到端的检测机制,使SaTPEAL算法更为鲁棒。
  在ECSSD,PASCAL-S,DUT-OMRON以及DUTS-test等4个公开数据集上与其他10种优良的显著性检测算法的比较实验,验证了该算法的有效性。
  3. 结合通道-空间联合注意力机制及无监督分割任务的高光谱图像显著性检测(HSaJAMUS)
  该算法将通道-空间联合注意力模块引入Res2Net-50主干网络,构建深度特征提取网络,以实现关于高光谱输入图像的空间信息和光谱信息有效结合的多通道特征图的提取。在模型学习阶段,首先利用通道域特征最大值原则,对多通道特征图进行像素级分类,实现通道标签预测;然后对高光谱输入图像进行基于SLIC的超像素分割,借助聚类校正,生成引导标签;最后基于引导标签和预测标签之间交叉熵损失的最小化原则,实现深度特征提取网络的自监督学习。与此同时,对多通道特征图进行超像素分割,实现基于流形排序的两阶段显著图预测。
  深度特征提取网络的自监督学习与显著图生成过程交替进行,不断优化。最终,由该网络得到的多通道特征图更能有效结合高光谱图像光谱域-空间域联合显著特性,其显著性检测结果也不断趋于稳定。
  在 HS_SOD 数据集上与 7 种高光谱图像显著性检测算法的对比实验,验证了HSaJAMUS算法的有效性。
其他文献
学位
学位
学位
随着大数据时代的来临,全球互联网产业展现出巨大的发展活力和韧性,在数字基建和数字经济迅猛发展的同时,我国网民规模、互联网普及率以及平均每周上网时长都有迅速增加扩大趋势,这导致网民们每天都充斥在海量的网络信息里,产生了严重的信息过载问题。如何解决当前信息过载问题已经非常迫切,需要对海量信息进行信息抽取和过滤,减轻负担。而对于信息抽取最重要的一环就是自动文摘,自动文摘就是利用计算机对文本中心内容进行简
大数据时代带来了信息量的指数增长,现实中各行各业积累了巨量的数据。由于数据采集难度和事件发生频率的不同,导致了各个类别的样本数量具有差异,形成了类别不平衡问题。类别不平衡问题造成了传统机器学习分类器的分类精度下降。已有的代价敏感学习方法能够较好地处理类别不平衡问题,然而复杂的类别中蕴含了类与类之间的层次结构关系。数据中类别具有层次关系的样本分布不平衡问题给机器学习分类任务带来了很大的挑战:(1)少
学位
在多标记学习中,由于丰富的标记结果需要由大量的特征属性描述,同时标记间自由组合的标记子集数量随着标记数量的增加而呈指数型增长,在样本有限的情况下导致只有少数标记子集具有样本描述且这些标记子集的平均覆盖样本数量较少,这表现为多标记学习中的两个特点:特征维度高和不均衡学习,因此多数传统的单标记特征选择算法无法很好的直接应用到多标记学习任务中。本文以经典的FisherScore单标记特征选择算法为研究对
学位
在大数据时代,特征选择作为一种数据预处理技术,在机器学习领域发挥着越来越重要的作用。目前,大多数特征选择方法主要应用于单标签数据,然而,随着数据维度和标签的不断增加,特征选择已经广泛的应用于多标签数据,并产生了较好的分类效果。传统的一些多标签特征选择算法大多度量特征与整体标签集合的相关性,并选取一组相关性较大的特征子集,然而,多标签数据中的标签间存在着复杂的结构关系,如果仅仅去度量特征与标签间的相
学位
Pawlak提出的粗糙集理论,是一个处理模糊和不精确性问题的数学工具,能对数据进行分析和处理,从中发现隐含的知识;并揭示潜在规律,做出准确决策。但是,Pawlak粗糙集是以等价关系为基础,在很大程度上限制了粗糙集理论的使用范围和处理效果。为了解决这种问题,近年来学者们提出了多种广义粗糙集模型,包含关系粗糙集、模糊粗糙集、变精度粗糙集和覆盖粗糙集等,其中覆盖粗糙集理论已是粗糙集理论的重要组成部分。 
随着互联网、人工智能和云计算等新兴技术的飞速发展,这些领域的数据普遍呈现出高维的特点。同时,这些高维数据又存在特征维数与样本数量不协调、类别分布不均衡的问题。为了能够从这些海量数据中充分挖掘出有价值的信息,特征选择作为一种数据预处理技术,在机器学习领域发挥着越来越重要的作用。面对高维样本数据,目前许多特征选择算法都能够选取出与标签相关度较高、与其它特征冗余度较低的特征。但是,去冗余的过程较为复杂,
学位
蛋白质在生命活动中起着重要作用,了解蛋白质的结构与功能,有助于人类探索生命的运行机制,促进治疗药物的研发。其中,蛋白质与核酸的结合对细胞转录过程具有重要的调控作用,而蛋白质的翻译后修饰广泛存在于细胞翻译过程中。因此,核酸结合蛋白和蛋白质翻译后修饰位点的预测对于了解蛋白质的功能具有重要意义。传统的生物实验方法周期长、成本高,无法满足日益增长的大规模蛋白质数据的预测。基于计算的方法消耗成本更少且简单高