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M^(3)Res-Transformer:新冠肺炎胸部X-ray图像识别模型

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电子学报 2024年第2期52卷 589-601页

作者：周涛刘赟璨侯森宝常晓玉叶鑫宇陆惠玲北方民族大学计算机科学与工程学院宁夏银川750021 北方民族大学图像图形智能处理国家民委重点实验室宁夏银川750021 宁夏医科大学医学信息与工程学院宁夏银川750004

新冠肺炎(COVID-19)自爆发以来严重影响人类生命健康,近年来残差神经网络广泛应用于COVID-19识别任务中,辅助医生快速地诊断COVID-19患者,但是COVID-19图像病变区域形状复杂、大小不一,与周围组织的边界模糊,导致网络难以提取有效特征.... 详细信息

新冠肺炎(COVID-19)自爆发以来严重影响人类生命健康,近年来残差神经网络广泛应用于COVID-19识别任务中,辅助医生快速地诊断COVID-19患者,但是COVID-19图像病变区域形状复杂、大小不一,与周围组织的边界模糊,导致网络难以提取有效特征.本文针对上述问题,提出一种M^(3)Res-Transformer的新冠肺炎胸部X-ray图像识别模型,采用Res-Transformer作为模型的主干网络,结合ResNet和ViT,有效地整合局部病变特征和全局特征;设计混合残差注意力模块(mixed residual attention Module,mraM),同时考虑通道和空间位置的相互依赖性,增强网络的特征表达能力;为了增大感受野,提取多尺度特征,通过叠加具有不同扩张率的扩张卷积构造多尺度扩张残差模块(multiscale dilated residual Module,mdrM),根据不同层次特征尺度的差异,使用3个逐渐收缩尺度的mdrM进行多尺度特征提取;提出上下文交叉感知模块(contextual cross-awareness Module,ccaM),使用深层特征中的语义信息来引导浅层特征,然后将浅层特征中的空间信息嵌入深层特征中,采用交叉加权注意力机制高效聚合深层和浅层特征,获得更丰富的上下文信息.为了验证本文所提模型的有效性,在新冠肺炎胸部X-ray图像数据集上进行实验,与先进的CNN分类模型、融合不同注意力机制的ResNet50模型、基于Transformer的分类模型对比以及消融实验.结果表明,本文所提模型的Acc、Pre、Rec、F1-Score与Spe指标分别为96.33%、96.36%、96.33%、96.35%与96.26%,在COVID-19胸部X-ray图像识别任务中有效提升了识别精度,并通过可视化方法对其进行进一步验证,为COVID-19的辅助诊断提供重要的参考价值.

关键词： COVID-19 胸部X-ray图像残差神经网络 vision transformer 注意力机制

结合Gabor特征与Adaboost的人脸表情识别

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光电子．激光 2006年第8期17卷 993-998页

作者：朱健翔苏光大李迎春清华大学电子工程系图像图形研究所北京100084

通过提取人脸图像的Gabor特征,结合Adaboost,进行人脸表情识别(FER)。针对Gabor特征维数高、冗余大的特点,引入Adaboost算法进行特征选择降低特征向量的维数。然后再以支持向量机(SVM)和最近邻分类法相结合组成分类器进行分类。该方法... 详细信息

通过提取人脸图像的Gabor特征,结合Adaboost,进行人脸表情识别(FER)。针对Gabor特征维数高、冗余大的特点,引入Adaboost算法进行特征选择降低特征向量的维数。然后再以支持向量机(SVM)和最近邻分类法相结合组成分类器进行分类。该方法综合运用了Gabor特征对于人脸表情的良好表征能力、Adaboost算法的强大特征选择能力以及SVM在处理少样本、高维数问题中的优势。在JAFFE库上进行测试的结果验证了该法的有效性。从Adaboost所选择的特征集可知,在眼和嘴区域提取的特征,对于FER是最为重要的。

关键词：人脸表情识别(FER) Gabor滤波器 Adaboost 特征选择支持向量机(SVM)

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动态三维场景重建研究综述

图学学报 2024年第1期45卷 14-25页

作者：黄家晖穆太江清华大学计算机科学与技术系北京100084

三维重建技术旨在通过传感器输入,恢复所观测场景的数字化三维表示,是计算机图形学与视觉领域的重要研究方向,在可视化、模拟、路线规划等各类任务上都有重要应用。相比于静态场景,动态场景额外引入了时间维度,对应的重建任务不仅需要... 详细信息

三维重建技术旨在通过传感器输入,恢复所观测场景的数字化三维表示,是计算机图形学与视觉领域的重要研究方向,在可视化、模拟、路线规划等各类任务上都有重要应用。相比于静态场景,动态场景额外引入了时间维度,对应的重建任务不仅需要重构每帧细节几何,还需刻画目标随着时间变化的趋势与关联关系用于下游分析任务,为重建算法设计带来了更大的挑战。然而,目前学界就动态场景重建的讨论依然仅处于起步阶段,且关于现有方法的系统性总结也较为欠缺。为了填补上述空缺、进一步启发算法设计,对学界当前最新的动态三维场景重建技术进行整理和归纳,对动态三维场景重建问题及其通用求解框架进行一般性的定义,从动态三维表示方式、优化框架方面对已有技术进行综述,并针对结构化的特殊场景讨论对应的重建方法与处理方式。最终,介绍相关数据集,并对动态三维场景重建现存的问题进行分析总结,对未来工作进行展望。

关键词：动态三维重建研究综述动态场景表示三维建模结构化场景

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视频镜头时域分割方法的研究

计算机学报 2004年第8期27卷 1027-1035页

作者：朱曦林行刚清华大学电子工程系图像图形研究所北京100084

视频时域分割指将视频序列分成若干镜头 ,是视频内容分析以及基于内容的视频浏览和检索的第一步 .该文首先对视频结构以及视频镜头种类进行了简要的描述 ,然后对为计算不连续性而采用的提取特征和建立测量准则的常用方法进行概述 .其后 ... 详细信息

视频时域分割指将视频序列分成若干镜头 ,是视频内容分析以及基于内容的视频浏览和检索的第一步 .该文首先对视频结构以及视频镜头种类进行了简要的描述 ,然后对为计算不连续性而采用的提取特征和建立测量准则的常用方法进行概述 .其后 ,文章介绍了检测镜头切变和渐变的算法及其优缺点 .在压缩域上检测镜头变换边界的问题也在文中予以分析 .在结论与展望中 ,提出了一些这一领域的难点和对今后工作的展望 .

关键词：视频时域分割切变渐变特征提取压缩域

用于大尺度模型发动机高频PLIF测量的脉冲串紫外激光系统

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光谱学与光谱分析 2024年第4期44卷 932-936页

作者：曹振于欣彭江波柳强杨顺华张顺平赵延辉李沛霖高龙张善春哈尔滨工业大学可调谐激光技术重点实验室黑龙江哈尔滨150001 哈尔滨工业大学光电子技术研究所黑龙江哈尔滨150001 清华大学精密仪器系北京100084 中国空气动力研究与发展中心四川绵阳621000

针对大尺度模型发动机试验台工作时间短(~百毫秒到秒量级)和激光能量要求高(>1 mJ)的特点,常规的紫外激光系统不能满足发动机燃烧流场精细化测量需求,要求用于高频平面激光诱导荧光(PLIF)测量的紫外激光系统同时满足脉冲串时间间隔短和... 详细信息

针对大尺度模型发动机试验台工作时间短(~百毫秒到秒量级)和激光能量要求高(>1 mJ)的特点,常规的紫外激光系统不能满足发动机燃烧流场精细化测量需求,要求用于高频平面激光诱导荧光(PLIF)测量的紫外激光系统同时满足脉冲串时间间隔短和激光输出能量高,并且系统具有高可靠性和环境适应性。设计了一套用于真实发动机地面试验台高频PLIF测量的脉冲串紫外激光系统,能够获取有效的火焰动力学数据。脉冲串紫外激光系统采用自主研制的脉冲串模式激光器泵浦染料激光器,具备能量监测、波长监测和片光分布监测等功能,可以校正激光参数对测量结果的影响。其中脉冲串模式激光器采用电光调Q、脉冲串模式和MOPA技术,使输出的泵浦激光具有高脉冲能量(~50 mJ@532 nm)、短脉冲宽度(~10.8 ns)和较高的脉冲串频率(20 Hz)。脉冲串紫外激光系统的串时间间隔为50 ms,是国外激光器脉冲串间隔时间的1/200;系统整体转换效率为6%,紫外单脉冲能量为2.95 mJ@283 nm,是国外连续脉冲激光器典型能量值的7倍。为满足发动机地面试验台测量需求,自主集成了工程可用的高可靠性移动式10 kHz PLIF测量系统,具有抗震、防潮和防尘等功能,提升了高频PLIF系统的环境适应能力。国内首次在中国空气动力研究与发展中心的脉冲燃烧风洞上实现了大尺度模型发动机燃烧流场远距离大视场成像测量(~15 cm),获得了高信噪比的氢燃料及乙烯燃料高动态燃烧过程可视化结果。未来可结合光谱图像特征提取与分析方法对其燃烧状态和动态过程开展研究,为发动机复杂流动燃烧机理研究、CFD仿真和发动机设计水平提升提供支撑。

关键词：燃烧诊断脉冲串激光器平面激光诱导荧光大尺度模型发动机

基于探测器响应机理的碳/碳构件CT图像环状伪影的校正方法

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原子能科学技术 2024年第4期58卷 929-936页

作者：金珂周星明孙跃文徐林袁生平卢鹉曾天辰航天材料及工艺研究所北京100076 清华大学核能与新能源技术研究院北京100084

在碳/碳复合材料的计算机断层扫描(CT)中,由于探测器单元的响应非线性及不一致性导致重建图像出现严重的环状伪影,干扰图像中缺陷的检出,影响检测系统对被检构件的质量评价。结合碳/碳复合材料组分单一且密度均匀的特点,提出了一种基于... 详细信息

在碳/碳复合材料的计算机断层扫描(CT)中,由于探测器单元的响应非线性及不一致性导致重建图像出现严重的环状伪影,干扰图像中缺陷的检出,影响检测系统对被检构件的质量评价。结合碳/碳复合材料组分单一且密度均匀的特点,提出了一种基于探测器响应机理的CT图像环状伪影的校正方法,利用采集的劣化投影数据做预重建,对重建结果做阈值分割以获得被检测物体的三维模型。结合已知的材料和密度信息,对被检物体进行重投影,得到投影数据的理论值与实测值之间的映射关系,用于探测器响应校正以优化检测图像。与传统低通滤波的环状伪影校正方法相比,该方法考虑了环状伪影的物理成因并充分利用了检测对象的先验信息。研究结果表明,该校正方法在保留图像细节和纹理的同时,能够有效减少环状伪影,提升图像质量,消除伪影对于图形中缺陷识别的干扰,为提升检测系统对碳/碳复合材料构件缺陷的检出能力提供理论依据。

关键词：碳/碳复合材料 CT检测环状伪影探测器响应

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多源遥感图像融合语义分割发展现状与展望

现代雷达 2024年第2期46卷 16-24页

作者：何友刘瑜谭大宁张一鸣张财生孙顺丁自然姜乔文海军航空大学山东烟台264001 清华大学电子工程系北京100084

遥感图像的语义信息提取正成为城市规划利用、土地覆盖勘察、灾害变化检测以及海上态势感知等研究方向的关键技术之一。文中从由“单源”向“多源”发展的遥感图像智能处理需求出发,首先概述并分析了大数据时代和深度学习背景下的遥感... 详细信息

遥感图像的语义信息提取正成为城市规划利用、土地覆盖勘察、灾害变化检测以及海上态势感知等研究方向的关键技术之一。文中从由“单源”向“多源”发展的遥感图像智能处理需求出发,首先概述并分析了大数据时代和深度学习背景下的遥感图像语义分割发展现状,主要包括单一来源图像语义分割、多源遥感图像融合语义分割和多源(同质/异质)遥感图像变化检测。然后在阐述主要方法的基础上,提炼并总结了多源遥感图像语义分割的关键技术,主要有单源遥感图像快速语义分割语义信息辅助的多源遥感图像精确配准与融合、基于多源遥感图像的语义信息智能提取。最后,针对多源遥感图像在轨处理需求,概括出高分辨率多源遥感图像智能一体化信息提取所面临的技术挑战,并对未来发展趋势进行展望。

关键词：多源遥感图像语义分割图像融合智能处理

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用于人脸识别的多年龄人脸图像合成

光电子．激光 2006年第12期17卷 1510-1513页

作者：王俊艳苏光大林行刚尚焱清华大学电子工程系图像图形研究所北京100084

为了解决人脸识别中识别率随年龄变化急剧下降,提出了一种多年龄人脸图像合成方法。首先将测试图像表示为形状向量和纹理向量,之后用渐进智能神经网络(IINN)估计测试图像的年龄,然后利用事先训练的查找表计算目标年龄的形状向量和纹理向... 详细信息

为了解决人脸识别中识别率随年龄变化急剧下降,提出了一种多年龄人脸图像合成方法。首先将测试图像表示为形状向量和纹理向量,之后用渐进智能神经网络(IINN)估计测试图像的年龄,然后利用事先训练的查找表计算目标年龄的形状向量和纹理向量,最后利用基于三角形的仿射变换把目标年龄的形状和纹理结合起来,生成目标年龄的人脸图像。实验结果表明,该方法有效地由1幅图像重构不同年龄时期的人脸图像,有效“改变”人脸图像的年龄。

关键词：人脸图像合成渐进智能神经网络(IINN) 仿射变换年龄估计

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人脸关键特征点的自动定位

光电子．激光 2004年第8期15卷 975-979页

作者：顾华苏光大杜成清华大学电子工程系图像图形研究所北京100084

提出一种自动定位人脸关键特征点的方法。选取人脸图像中两眼球中点、各内外眼角点、鼻唇中点和两嘴角点作为9个关键特征点,利用SUSAN算子提取边缘和定位两眼内外角点,并与方向积分投影等方法结合,可以快速准确地获得特征点位置。实验... 详细信息

提出一种自动定位人脸关键特征点的方法。选取人脸图像中两眼球中点、各内外眼角点、鼻唇中点和两嘴角点作为9个关键特征点,利用SUSAN算子提取边缘和定位两眼内外角点,并与方向积分投影等方法结合,可以快速准确地获得特征点位置。实验结果表明,该方法能自动定位人脸各关键特征点,平均定位准确率在95%以上。该方法将有助于人脸特征的自动提取和提高人脸识别算法的识别率,虽然是针对固定大小图像(336×480)进行的,但方法本身并不受图像大小的约束;该方法对绝大多数灰度正面人脸图像特征点都能准确地自动定位,即使小角度旋转人脸也取得较好的定位效果,但目前对大角度旋转人脸仍有一定局限。

关键词：人脸图像自动定位角点特征点 SUSAN 积分投影人脸识别算法关键特征中点方法