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多尺度分割和误差引导生成对抗网络的神经元分割方法

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计算机辅助设计与图形学学报 2024年

作者：尤珍臻姜明石争浩都双丽赵明华西安理工大学计算机科学与工程学院陕西省网络计算与安全技术重点实验室西安电子科技大学雷达信号处理国家重点实验室

神经元语义分割是实现神经元精确实例分割的关键环节. 然而，大脑结构复杂，全脑神经元语义分割自动化非常具有挑战性. 针对神经元类内差异大、类间差异小、在不同解剖区域分布不均匀的特征，提出一种多尺度分割和误差引导生成对抗... 详细信息

神经元语义分割是实现神经元精确实例分割的关键环节. 然而，大脑结构复杂，全脑神经元语义分割自动化非常具有挑战性. 针对神经元类内差异大、类间差异小、在不同解剖区域分布不均匀的特征，提出一种多尺度分割和误差引导生成对抗网络的神经元分割模型. 首先应用基于双注意力门的多尺度分割和误差引导的框架作为生成器，预测神经元分割结果、假阴错误和假阳错误，根据三者结果通过迭代的方式改善神经元语义分割结果; 然后将生成的分割结果、真值图分别与原始图像相乘，作为判别器的两个输入，通过多层卷积操作计算二者差异，区分生成的分割结果和真值图. 在猕猴大脑数据集上的实验结果表明，与U-Net等其他模型相比，该模型得到的全脑神经元分割性能指标均有不同程度的提升，尤其对于浅色神经元，神经元分割性能得到了较大的提升，与8种参考模型相比， Dice值分别提升了20.3%， 1.2%， 15.5%， 2.5%， 8.2%， 159.2%， 0.8%和13.1%. 应用所提模型得到的全脑神经元的分割结果，可以进一步用于神经元的实例分割、形态学分析等研究.

关键词：神经元语义分割生成对抗网络猕猴大脑显微图像

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面向自动驾驶的高精度实时语义分割算法架构

计算机科学 2024年第11期 174-181页

作者：耿焕同李嘉兴蒋骏刘振宇范子辰南京信息工程大学计算机学院中国气象局雷达气象重点开放实验室江苏开放大学信息工程学院南京信息工程大学软件学院

PID(Proportion Integration Differentiation)语义分割架构缓解了双边架构中细节特征容易被周围的上下文信息淹没的问题(超调),同时取得了优越的性能。然而，该架构中高分辨率的边界分支严重影响了推理速度。针对此问题，提出了基于空... 详细信息

PID(Proportion Integration Differentiation)语义分割架构缓解了双边架构中细节特征容易被周围的上下文信息淹没的问题(超调),同时取得了优越的性能。然而，该架构中高分辨率的边界分支严重影响了推理速度。针对此问题，提出了基于空间注意力机制和轻量辅助语义分支构建的高效PID架构。其中，轻量注意力融合模块用于提取精确的上下文信息并指导不同特征信息的融合，快速聚合金字塔池化模块能够快速聚合多种尺度的语义信息，并设计了一种结合Canny边缘检测算子的深监督训练策略以增强训练效果。与基线相比，所提模型以较小的时延代价换取了6%的精度提升，并且在Cityscapes, CamVid和KITTI数据集上取得了准确性和速度的良好平衡，精度超越了现有同一速度区间的模型。其中，所提模型在Cityscapes测试集上以120.9 frames/s的帧率达到了78.5%的精度。

关键词：实时语义分割自动驾驶超调空间注意力机制边缘检测

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巨噬细胞重编程在炎症性疾病调控中的双向作用

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癌变．畸变．突变 2024年第3期36卷 248-252页

作者：海天明曹猛姜晓旭吴昊张瑜娇刘瑞于卫华罗正学空军军医大学军事预防医学系军事毒理学教研室陕西西安710032 空军军医大学基础医学院计算机基础教研室陕西西安710032 空军军医大学空军特色医学中心陕西西安710032

炎症既是机体重要的免疫防御反应,也是导致多数临床疾病的重要基础。巨噬细胞作为机体广泛存在的固有免疫细胞,在不同细胞因子刺激下可以重编程为促炎M1型和抗炎M2型细胞,对于机体适应不同生理和病理环境具有至关重要的意义。大量研究表... 详细信息

炎症既是机体重要的免疫防御反应,也是导致多数临床疾病的重要基础。巨噬细胞作为机体广泛存在的固有免疫细胞,在不同细胞因子刺激下可以重编程为促炎M1型和抗炎M2型细胞,对于机体适应不同生理和病理环境具有至关重要的意义。大量研究表明,巨噬细胞重编程在调控机体健康中发挥双向作用,不仅参与调控机体发育、健康稳态和宿主防御,还与诸多如肿瘤、脓毒症、糖尿病等感染和非感性炎症疾病密切相关,通过巨噬细胞重编程恢复机体稳态被认为是治疗多数临床疾病的新希望。因此,本文旨在阐明巨噬细胞重编程的生物学作用及调控机制,分析M1型和M2型巨噬细胞在炎症性疾病发生发展中的关键作用,以期为相关疾病防治提供新的依据。

关键词：巨噬细胞重编程炎症性疾病 M1型 M2型

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基于多角度双层偏差度量的封闭空间SAR多径抑制方法

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雷达学报（中英文） 2024年第4期13卷 761-776页

作者：林赟赵甲萌王彦平李洋申文杰白泽朝蒋雯北方工业大学信息学院雷达监测技术实验室北京100144

合成孔径雷达(SAR)具有全天时全天候非接触式监测的优势,是封闭空间安全监测的重要工具。然而,SAR应用于复杂封闭空间时,易受多径效应影响,导致图像存在大量虚像,严重影响判读。现有方法需要场景先验进行多径推算或通过子孔径加权融合... 详细信息

合成孔径雷达(SAR)具有全天时全天候非接触式监测的优势,是封闭空间安全监测的重要工具。然而,SAR应用于复杂封闭空间时,易受多径效应影响,导致图像存在大量虚像,严重影响判读。现有方法需要场景先验进行多径推算或通过子孔径加权融合抑制多径,但都难以准确区分多径虚像与目标图像。该文提出了一种新的多角度双层偏差度量方法,可有效获取多径虚像与目标间的特征差异。该方法首先采用大视角差对观测场景进行多角度观测,可充分利用多径虚像位置随观测角度变化,而实际目标位置保持不变的特性。然后使用双层偏差度量算法,该算法根据多径在多角度序列中的稀疏性,两次计算序列幅度值与序列均值的偏差,精准检测出稀疏、不稳定的多径成分并去除,对剩余稳定成分取均值。这样,在保留目标信息的同时有效抑制多径。最后,仿真和毫米波雷达实际数据处理验证了该文方法的有效性。

关键词：毫米波雷达多径抑制多角度观测双层偏差度量封闭空间

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四元数神经网络的万有逼近与逼近优势

计算机研究与发展 2024年

作者：吴锦辉姜远计算机软件新技术全国重点实验室(南京大学) 南京大学人工智能学院

四元数神经网络将实值神经网络推广到了四元数代数中，其在偏振合成孔径雷达奇异点补偿、口语理解、机器人控制等任务中取得了比实值神经网络更高的精度或更快的收敛速度.四元数神经网络的性能在实验中已得到广泛验证，但四元数神经网... 详细信息

四元数神经网络将实值神经网络推广到了四元数代数中，其在偏振合成孔径雷达奇异点补偿、口语理解、机器人控制等任务中取得了比实值神经网络更高的精度或更快的收敛速度.四元数神经网络的性能在实验中已得到广泛验证，但四元数神经网络的理论性质及其相较于实值神经网络的优势还研究较少.从表示能力的角度出发，研究四元数神经网络的理论性质及其相较于实值神经网络的优势.首先，证明了四元数神经网络使用一非分开激活的修正线性单元（rectified linear unit，ReLU）型激活函数时的万有逼近定理.其次，研究了四元数神经网络相较于实值神经网络的逼近优势.针对分开激活的ReLU型激活函数，证明了单隐层实值神经网络需要约4倍参数量才能生成与单隐层四元数神经网络相同的最大凸线性区域数.针对非分开激活的ReLU型激活函数，证明了单隐层四元数神经网络与单隐层实值神经网络间的逼近分离：四元数神经网络可以用相同的隐层神经元数量与权重模长表示实值神经网络，而实值神经网络需要指数多隐层神经元或指数大的参数才可能近似四元数神经网络.最后，模拟实验验证了理论.

关键词：四元数神经网络万有逼近逼近优势最大凸线性区域数逼近分离神经网络理论

基于ML估计的高动态GNSS信号快速捕获检测方法

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电子测量与仪器学报 2024年第8期 87-94页

作者：郝顺义李建文卢航黄国荣空军工程大学航空工程学院飞控与电气工程教研室中国人民解放军31827部队空军勤务学院航空弹药保障系

针对高动态环境下GNSS因频域带宽增加导致捕获难度增大的问题，分析了接收端数字中频采样信号的传输特性及复基带信号经FFT模块处理后的相关峰的检测，提出了基于极大似然(ML)估计的高动态GNSS信号快速捕获检测方法。首先，根据随机信... 详细信息

针对高动态环境下GNSS因频域带宽增加导致捕获难度增大的问题，分析了接收端数字中频采样信号的传输特性及复基带信号经FFT模块处理后的相关峰的检测，提出了基于极大似然(ML)估计的高动态GNSS信号快速捕获检测方法。首先，根据随机信号的统计理论建立二元假设检验条件，构建了奈曼-皮尔逊准则下的GNSS信号捕获判决门限模型；其次，通过判决量的统计特性对等效高斯白噪声方差进行ML估计，根据其估计值计算捕获判决门限，其中通过虚警率的量化放大处理，解决了判决量样本值的增加带来的估计偏差问题；最后，对不同高动态条件下北斗B3I信号进行了捕获检测仿真实验。结果表明采用ML估计方法确定捕获判决门限从而提高高动态GNSS信号捕获的检测方法对高动态适应范围较宽，其频移捕获精度与SINS信息辅助捕获相当，比序贯检测算法提高约28%以上，相同条件下具有更快的平均捕获检测速度。

关键词： GNSS 捕获极大似然判决门限虚警率

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基于节点重要性和改进效能环的防空反导预警体系能力评估

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兵工学报 2024年第1期45卷 328-338页

作者：俞锦涛肖兵崔玉竹空军预警学院信息对抗系湖北武汉430019 空军预警学院预警情报系湖北武汉430019 之江实验室浙江杭州311121

针对防空反导预警体系能力评估中存在的现实性较弱、考虑异质特性较少和能力计算不够全面等问题,提出基于节点重要性和改进效能环的体系能力评估方法。依托超网络模型对体系结构进行抽象建模,给出具有现实意义的效能环模型。从网络全局... 详细信息

针对防空反导预警体系能力评估中存在的现实性较弱、考虑异质特性较少和能力计算不够全面等问题,提出基于节点重要性和改进效能环的体系能力评估方法。依托超网络模型对体系结构进行抽象建模,给出具有现实意义的效能环模型。从网络全局和局部节点的重要性出发,根据节点之间相互影响关系对效能边进行分析,并结合节点的重要性和可靠性提出体系的能力期望,从而改进基于效能环的体系能力评估方法。反导预警作战的案例仿真分析结果表明:新方法具有可行性与合理性,充分考虑了防空反导预警体系的现实特性和装备的异质特征,能够较全面地评估体系作战能力,为体系的能力评估和结构优化提供理论支撑。

关键词：防空反导预警体系效能环节点重要性能力评估

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智能化学伤模拟人教学训练系统的构建与应用

中国急救复苏与灾害医学杂志 2024年第7期19卷 871-874页

作者：姜晓旭曹猛王钊刘瑞张杰于卫华陆洲空军军医大学基础医学院计算机基础教研室陕西西安710032 空军军医大学军事预防医学系军事毒理学与防化医学教研室陕西西安710032 空军军医大学军事预防医学系辐射防护医学教研室陕西西安710032 空军军医大学卫勤训练基地卫生勤务教研室陕西西安710032

目的探讨智能化学伤模拟人的构建方法及其在防化医学实战化教学中的应用。方法以生理驱动型战创伤模拟人为基础,构建化学中毒后的伤情动态演化数据库和救治干预反馈数据库,开发学生和教师应用的可视化操作系统,形成可应用于防化医学... 详细信息

目的探讨智能化学伤模拟人的构建方法及其在防化医学实战化教学中的应用。方法以生理驱动型战创伤模拟人为基础,构建化学中毒后的伤情动态演化数据库和救治干预反馈数据库,开发学生和教师应用的可视化操作系统,形成可应用于防化医学救援训练的智能化学伤模拟人。结果构建了一套“伤情与救治一体化,训练与考核一体化”的智能化学伤模拟人,不仅能够逼真再现多种复杂的化学中毒伤情,还可与常见临床救治设备实现联动,具有高度的仿真性、智能性和便捷性,极大地提升了防化医学实战化教学质量。结论智能化学伤模拟人训练系统为化学中毒救治实战化训练提供了有力工具,为培养防化医学人才提供了新思路。

关键词：智能化学伤模拟人防化医学实战化

复杂场景下基于稀疏表示的多目标生命体征估计

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通信学报 2024年第7期45卷 223-234页

作者：王洪雁马嘉康黄梓峰浙江理工大学计算机与科学技术学院浙江杭州310018 浙江理工大学信息科学与工程学院浙江杭州310018

针对复杂室内场景下毫米波雷达难以对多个运动目标生命体征精确估计的问题,提出了一种复杂场景下基于稀疏表示的多目标生命体征估计方法。首先对回波数据进行预处理以获得目标场景点云;然后构建动态杂波抑制模型以滤除动态干扰;接着关... 详细信息

针对复杂室内场景下毫米波雷达难以对多个运动目标生命体征精确估计的问题,提出了一种复杂场景下基于稀疏表示的多目标生命体征估计方法。首先对回波数据进行预处理以获得目标场景点云;然后构建动态杂波抑制模型以滤除动态干扰;接着关联多目标数据并基于扩展卡尔曼滤波实现多目标跟踪进而提取多动目标胸腔相位信息;随后基于呼吸心跳的频域稀疏特性,提出数据驱动的自适应字典构建方法以实现呼吸心跳信号的有效分离;最后基于稀疏重构方法获得高精度的多目标生命体征估计。实际场景下大量测试结果表明,相较于现有主流生命体征估计方法,所提方法可实现复杂动态杂波场景下多目标生命体征的有效感知。

关键词：毫米波雷达生命体征检测动态杂波稀疏表示自适应字典