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基于深度学习的超分辨率重建算法的设计与实现

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基于深度学习的超分辨率重建算法的设计与实现

作者：车志聪电子科技大学

学位级别：硕士

超分辨率重建能够在软件层面对数字图像的质量进行改善,从而突破成像系统硬件技术水平的限制,在医学图像、卫星遥感图像、安防监控等多个领域有着广泛的应用,因而是计算机视觉领域的一个热点问题。而近几年来随着深度学习以及生成对抗... 详细信息

超分辨率重建能够在软件层面对数字图像的质量进行改善,从而突破成像系统硬件技术水平的限制,在医学图像、卫星遥感图像、安防监控等多个领域有着广泛的应用,因而是计算机视觉领域的一个热点问题。而近几年来随着深度学习以及生成对抗网络模型的引入,使得超分辨率重建相关的研究取得巨大的突破,许多性能远超传统算法的超分辨率重建模型被相继提出。本文首先对超分辨率重建问题的发展历程进行了梳理,介绍了国内外的研究现状。然后对超分辨率重建模型的理论基础进行了分析,并介绍了几种常见的超分辨率重建算法。最后,针对超分辨率重建问题中重建图像与高分辨率图像一一对应这一特性,提出了一种改进的基于孪生鉴别器的超分辨率生成对抗网络模型（Siamese Discriminative Super-Resolution Generative Adversarial Networks,SDSRGAN）。本文的工作主要包括如下几方面:本文提出了新的孪生鉴别器结构。本文提出的孪生鉴别器的结构改变了原生生成对抗网络中鉴别器只接收单一样本的局限性,通过接收重建图像与高分辨率图像组成的图像对,孪生鉴别器能够在不增加额外网络规模的前提下为生成器的训练提供更好的判别性能。本文改进了基于预训练VGG网络的知觉损失函数,提出了动态知觉损失函数。实验表明改进的动态知觉损失函数能比较重建图像与高分辨率图像在高层特征上的差异,提取的图像特征会随着整个对抗训练而不断地优化,并逐渐接近于与清晰程度息息相关的高层特征。利用改进的动态知觉损失函数能够让生成器关注与清晰程度高度相关的特征,从而得到在清晰度上与高分辨率图像更接近的重建图像。为了避免平均意见得分不稳定的缺陷,本文提出了一种基于相对意见的主观图像质量评价方式。该评价方式通过减少评分级别以及设置评分基准来降低评分过程中由评分者主观因素造成的不稳定现象。本文通过实验比较SRCNN、FSRCN、ESPCN、SRGAN和SDSRGAN算法对不同数据集在超分辨率重建中存在的性能差异,并使用PSNR、SSIM客观评价指标和本文提出的主观评价指标,从不同层面对各算法在图像重建质量上的差异进行了比较分析。

关键词：超分辨率深度学习生成对抗网络孪生网络知觉损失

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一种基于目标圆的有向强栅栏构建算法

传感技术学报 2016年第3期29卷 390-396页

作者：车志聪范兴刚徐俊超浙江工业大学计算机科学与技术学院杭州310023

K-栅栏覆盖是有向传感器网络覆盖控制的研究热点之一。提出一种基于目标圆的分布式有向强栅栏构建方法(DBCTC)。首次构建了节点目标圆和能耗比2个模型。以节点感知区域内横坐标最大的点为圆心,以感知半径为半径的圆就是目标圆。节点的... 详细信息

K-栅栏覆盖是有向传感器网络覆盖控制的研究热点之一。提出一种基于目标圆的分布式有向强栅栏构建方法(DBCTC)。首次构建了节点目标圆和能耗比2个模型。以节点感知区域内横坐标最大的点为圆心,以感知半径为半径的圆就是目标圆。节点的运动能耗和栅栏增益的比值就是能耗比。前一个节点根据目标圆模型选择后一个节点的最佳目标位置。从附近移动节点中选择能耗比最少的移动节点构建有向强栅栏。仿真结果证明,该栅栏构建方法比其他算法降低60%左右的能耗。

关键词：有向栅栏覆盖目标圆节点目标方向下一个节点,能耗比

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一种概率栅栏覆盖模型及其构建算法

计算机研究与发展 2017年第5期54卷 969-978页

作者：范兴刚徐俊超车志聪叶文豪浙江工业大学计算机科学与技术学院杭州310023

K-栅栏覆盖是有向传感器网络的研究热点之一.概率感知模型要比0-1模型更贴近实际.而基于概率感知模型的栅栏覆盖还鲜有研究.根据感知概率阈值和感知距离要求,确定节点的虚拟半径.提出一种二元概率栅栏覆盖模型.在这个模型中,相邻2个节... 详细信息

K-栅栏覆盖是有向传感器网络的研究热点之一.概率感知模型要比0-1模型更贴近实际.而基于概率感知模型的栅栏覆盖还鲜有研究.根据感知概率阈值和感知距离要求,确定节点的虚拟半径.提出一种二元概率栅栏覆盖模型.在这个模型中,相邻2个节点的虚拟感知圆两两相切.在此基础上提出了最少节点的概率栅栏构建算法(construction of probabilistic barrier of minimum node,CPBMN).首先根据二元概率栅栏模型确定节点的目标位置,再通过匈牙利算法选用移动距离之和最少的移动节点移动到目标位置形成栅栏覆盖,缺少移动节点的子区域,选择附近区域的剩余移动节点修补形成1-栅栏覆盖.水平相邻的2个子区域之间构建竖直栅栏,这些子区域的概率1-栅栏合起来构成整个区域的概率K-栅栏覆盖.仿真结果证明:该方法能够有效形成概率栅栏,最多比其他栅栏构建算法节省70%能耗.

关键词：无线传感器网络概率感知模型栅栏覆盖虚拟半径感知距离

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一种有向传感器网络栅栏覆盖增强算法

传感技术学报 2015年第7期28卷 1051-1057页

作者：任勇默范兴刚车志聪王超浙江工业大学计算机科学与技术学院杭州310023

K-栅栏覆盖是有向传感器网络覆盖控制的研究热点之一。提出一种基于邻居节点运动的有向强栅栏构建算法(NSDBC)。在形成栅栏的节点集合中,按照从左到右的节点顺序,依次确定每一个节点的目标位置,前一个节点确定后一个邻居节点的目标位置... 详细信息

K-栅栏覆盖是有向传感器网络覆盖控制的研究热点之一。提出一种基于邻居节点运动的有向强栅栏构建算法(NSDBC)。在形成栅栏的节点集合中,按照从左到右的节点顺序,依次确定每一个节点的目标位置,前一个节点确定后一个邻居节点的目标位置,后一个节点的选取仅与前一个节点有关。后一个节点从前一个节点附近节点中选择能耗最少的节点运动到目标位置,从而构建有向强栅栏。仿真结果证明了该栅栏构建方法能够用较低能耗和较少节点构建有向栅栏。本文的研究对提升无线传感器网络的性能具有重要的理论与实际意义。

关键词：有向栅栏覆盖 NSDBC 目标位置邻居节点运动能耗

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一种基于选择框的有向κ-栅栏构建算法

计算机学报 2016年第5期39卷 946-960页

作者：范兴刚王超杨静静任勇默车志聪浙江工业大学计算机科学与技术学院杭州310023

κ-栅栏覆盖是有向传感器网络的研究热点之一.该文提出了一种含有最少节点的有向强栅栏覆盖模型（MDNSB）.在这个强栅栏模型中,感知角度不管是小于60°还是大于等于60°,有向节点的最大感知距离都在栅栏方向.在此基础上,提出一种基于有... 详细信息

κ-栅栏覆盖是有向传感器网络的研究热点之一.该文提出了一种含有最少节点的有向强栅栏覆盖模型（MDNSB）.在这个强栅栏模型中,感知角度不管是小于60°还是大于等于60°,有向节点的最大感知距离都在栅栏方向.在此基础上,提出一种基于有向节点选择框的有向强κ-栅栏覆盖构建算法（DSBCSB）,以节点目标位置为基准构建有向节点选择框,选择框内运动能耗最少的有向移动节点运动到有向强K-栅栏的目标位置,形成有向强1-栅栏覆盖.其中的节点运动能耗由移动能耗和转动能耗两部分组成.水平相邻子区域的1-栅栏通过竖直栅栏联合起来构成强1-栅栏覆盖,多个强1-栅栏构成有向强κ-栅栏覆盖.仿真结果证明了在形成G-栅栏的过程中,该方法比其他算法节省了40%～50%的节点,能耗降低了30%～40%.该文的研究对提升有向无线传感器网络的性能具有重要的理论与实际意义.

关键词：有向传感器网络强K-栅栏覆盖感知距离目标位置节点选择能耗模型竖直栅栏物联网

基于弱监督多注意力融合的脑MRI图像病理分割

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基于弱监督多注意力融合的脑MRI图像病理分割

作者：车志豪北方工业大学

学位级别：硕士

近年来,随着医学影像技术的飞速发展,脑核磁共振成像(Magnetic Resonance Imaging,MRI)图像在临床医学中的应用越来越广泛。脑MRI图像具有无辐射和多平面成像的特点,为神经学疾病的诊断和研究提供了丰富的数据源。然而,要想充分发掘这... 详细信息

近年来,随着医学影像技术的飞速发展,脑核磁共振成像(Magnetic Resonance Imaging,MRI)图像在临床医学中的应用越来越广泛。脑MRI图像具有无辐射和多平面成像的特点,为神经学疾病的诊断和研究提供了丰富的数据源。然而,要想充分发掘这些图像的潜力,必须借助先进的自动图像分析技术,以确保对脑部病理图区进行精确的分割。例如将图像中的正常结构与异常病变区域进行区分。在传统的监督学习方法中,模型的性能通常高度依赖于大规模标记好的数据集,但在医学领域,获取这样的数据集是一项昂贵且耗时的任务。此外,脑部病理区域具有位置不固定且形状不规则的特点,存在着类内异质性问题。与此同时,由于脑部组织较为复杂,病理区域边界通常因噪声和伪影的影响而变得模糊。为解决以上这些问题,本研究提出了一种基于弱监督多注意力融合的脑MRI图像病理分割技术,其采用了弱监督学习框架,并引入注意力机制和特征融合技术,在有限标注数据下实现了病理区域的准确分割。主要研究及实施内容如下:(1)针对脑MRI图像中病理区域结构复杂,从而导致标注过程费时费力且高度依赖专业人员辅助的问题,本文提出了一种基于弱监督边界细化的语义分割框架。该框架由双路结构组成,一路经过预训练的分类主干输出特征图,经过类激活映射的方法生成相应的伪标签;另一路通过无监督分割网络将相似像素聚集,生成一张抑制无关细节的边缘映射图,然后将两者进一步融合去除无关信息,从而生成最终的分割结果,大大减少了大规模标注费时费力且依赖专业人员辅助的问题;(2)针对脑MRI图像中病理区域位置随机且形状不规则导致的类内异质性问题,本文构建了一种基于混合卷积的多尺度特征融合模块。通过将不同膨胀率的卷积核进行残差连接,在不增加参数量的基础上和防止“栅格化”发生的同时,提高了感受野的捕获范围,以及不同大小、形状物体的可分辨性;(3)针对脑MRI图像结构复杂、病理区域边界模糊以及常混有伪影干扰问题,本文提出了一种基于Transformer Focus的边界注意力模块。该方法能够捕捉输入序列中的上下文信息,从而形成全局依赖关系表征。在此基础上,还引入了一组可学习的类别标记,它与空间特征映射之间构成一组相似性映射,并将其转移到相应的分割掩码上,这使得网络在联系全局信息的基础上,进一步细化边缘感知信息。为验证该方法的有效性,本文在公开的2019和2021年脑肿瘤分割挑战赛(Bra TS)数据集上分别进行了实验验证。与此同时,本文与五个先进的分割网络进行了性能对比。实验结果表明,本文所提出的方法在各项指标上均优于其他模型。

关键词：脑MRI图像病理区分割弱监督边界注意力混合卷积

移行带与外周带前列腺癌的临床病理特征比较与预后评估

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西安交通大学学报(医学版) 2024年

作者：仲津漫丁健科车志文杨全新西安交通大学第二附属医院医学影像科空军军医大学第一附属医院整形外科

目的分析不同区带起源的前列腺癌的相关临床病理特征，评估根治术后各区带起源前列腺癌的预后。方法回顾性收集2016年2月至2021年8月西安交通大学第二附属医院经穿刺活检及根治性前列腺切除术的局灶性前列腺癌患者，据癌灶所在区带分为... 详细信息

目的分析不同区带起源的前列腺癌的相关临床病理特征，评估根治术后各区带起源前列腺癌的预后。方法回顾性收集2016年2月至2021年8月西安交通大学第二附属医院经穿刺活检及根治性前列腺切除术的局灶性前列腺癌患者，据癌灶所在区带分为外周带前列腺癌组和移行带前列腺癌组，术后定期随访。采用非配对t检验、卡方检验及Mann-WhitneyU检验分别比较两组间患者年龄、前列腺特异性抗原（prostatespecificantigen，PSA）水平、肿瘤体积、Gleason评分、阳性穿刺条数单侧性比率、阳性穿刺条数百分比、临床/病理分期、精囊腺侵犯率、淋巴结转移率、手术切缘阳性率等临床病理特征；用Kaplan-Meier生存分析评估两组术后无生化复发生存率；对数秩检验比较两组间无生化复发生存率的差异。结果纳入符合条件的273例前列腺癌患者，其中外周带前列腺癌176例，移行带前列腺癌97例。移行带组的肿瘤体积明显大于外周带组（P=0.002），术前血清PSA水平亦显著高于外周带组（P=0.047），但前者的阳性穿刺条数百分比、精囊侵犯率均低于后者（P=0.028、0.047）。两组患者的无生化复发生存率之间无显著统计学差异（P=0.783）。结论与外周带前列腺癌相比，尽管移行带前列腺癌瘤灶较大、血清PSA水平较高，但无生化复发生存率与前者类似，移行带前列腺癌较外周带前列腺癌的侵袭性低。

关键词：移行带前列腺癌外周带前列腺癌根治性前列腺切除术无生化复发生存率

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寿胎丸治疗复发性流产的作用机制研究进展

中国实验方剂学杂志 2024年

作者：党雪刘飞祥封俨宸车志英河南中医药大学中医学院(仲景学院) 河南中医药大学第一附属医院

复发性流产（Recurrent Spontaneous Abortion，RSA）是妊娠期常见的妇科疾病，临床特征主要表现为反复自然流产，其病理机制复杂尚未完全阐明。中医药将其病机归于冲任虚损，胎元不固，在治疗RSA方面积累了丰富的经验，其中，寿胎丸被... 详细信息

复发性流产（Recurrent Spontaneous Abortion，RSA）是妊娠期常见的妇科疾病，临床特征主要表现为反复自然流产，其病理机制复杂尚未完全阐明。中医药将其病机归于冲任虚损，胎元不固，在治疗RSA方面积累了丰富的经验，其中，寿胎丸被广泛用于治疗肾虚引起的滑胎、妊娠期出血和胎动不安等流产症状。近年来，围绕寿胎丸在RSA治疗中的应用及相关实验研究逐渐增多，研究表明寿胎丸主要通过调整妊娠期激素的平衡，缓解妊娠期免疫炎症，改善孕期血凝平衡等过程发挥保胎作用。并通过调节核因子-二类调节因子2（Nuclear Factor， Erythroid 2 Like 2，Nrf2）/血红素氧合酶-1（Heme Oxygenase-1，HO-1）、JAK激酶1（Janus Kinase 1，JAK1）/转录激活蛋白3（Signal Transducer and Activator of Transcription 3，STAT3）和丝裂原活化蛋白激酶（Mitogen-Activated Protein Kinase，MAPK）等关键信号通路，改善细胞的抗氧化能力，调整滋养层与蜕膜细胞表型，抑制免疫排斥提高妊娠成功率，这些发现不仅揭示了寿胎丸治疗RSA的多重生物学基础，也为其临床应用和进一步的机制研究提供了科学依据，然而，目前对寿胎丸治疗RSA的系统综述仍然缺乏。因此，该综述通过对现有的研究成果进行归纳、总结，系统性地分析已有的文献和研究，深入探讨寿胎丸调控RSA的主要药理作用和有关信号通路，以期为寿胎丸治疗RSA的临床应用及未来的实验研究提供重要参考依据。

关键词：寿胎丸复发性流产药理作用信号通路临床应用

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基于α-β剪枝算法的五子棋游戏设计与实现

电脑编程技巧与维护 2024年第4期 131-133,153页

作者：车志宏吕峰河北省财政厅一体化系统运维中心石家庄050050 河北财华信息技术有限公司石家庄050050

五子棋是一种两人对弈的策略类游戏,极易上手,深受人们喜爱。在此设计并研发了一种基于α-β剪枝智能搜索算法的人机对弈五子棋游戏,在原游戏趣味性和娱乐性的基础上增加了智能性与挑战性。经测试,该程序具有较高智能,可以击败有一定基... 详细信息

五子棋是一种两人对弈的策略类游戏,极易上手,深受人们喜爱。在此设计并研发了一种基于α-β剪枝智能搜索算法的人机对弈五子棋游戏,在原游戏趣味性和娱乐性的基础上增加了智能性与挑战性。经测试,该程序具有较高智能,可以击败有一定基础的游戏玩家,在休闲娱乐中能够帮助玩家提升棋艺,具有一定的实用性。

关键词： α-β剪枝搜索算法五子棋