精确的仪器分割辅助外科医生更容易导航身体并提高患者安全性。虽然在实时的准确跟踪外科手术仪器在微创的计算机辅助手术中起着至关重要的作用,但这是一个具有挑战性的任务,主要是由于1个复杂的外科环境和2)模型设计,具有最佳的精度和速度。深度学习使我们有机会从大型手术场景环境和在现实世界的情景中学习复杂的环境和这些仪器的展示位置。稳健的医疗仪器分割2019挑战(鲁棒MIS)在不同的临床环境中提供了超过10,000帧的手术工具。在本文中,我们使用轻量级单级实例分段模型,辅助卷积块注意模块,用于实现更快和准确的推理。我们通过数据增强和最佳锚定本地化策略进一步提高了准确性。据我们所知,这是第一个明确关注实时性能和提高准确性的工作。我们在强大的策略中进行了彻底的最高团队表演,对基于区域的公制MI_DSC和距离的公制MI_DSD有超过44%。我们还展示了我们最终方法的不同但竞争变种的实时性能(> 60帧框架)。
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Image segmentation is a key topic in image processing and computer vision with applications such as scene understanding, medical image analysis, robotic perception, video surveillance, augmented reality, and image compression, among many others. Various algorithms for image segmentation have been developed in the literature. Recently, due to the success of deep learning models in a wide range of vision applications, there has been a substantial amount of works aimed at developing image segmentation approaches using deep learning models. In this survey, we provide a comprehensive review of the literature at the time of this writing, covering a broad spectrum of pioneering works for semantic and instance-level segmentation, including fully convolutional pixel-labeling networks, encoder-decoder architectures, multi-scale and pyramid based approaches, recurrent networks, visual attention models, and generative models in adversarial settings. We investigate the similarity, strengths and challenges of these deep learning models, examine the most widely used datasets, report performances, and discuss promising future research directions in this area.
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组织学图像中核和腺体的实例分割是用于癌症诊断,治疗计划和生存分析的计算病理学工作流程中的重要一步。随着现代硬件的出现,大规模质量公共数据集的最新可用性以及社区组织的宏伟挑战已经看到了自动化方法的激增,重点是特定领域的挑战,这对于技术进步和临床翻译至关重要。在这项调查中,深入分析了过去五年(2017-2022)中发表的原子核和腺体实例细分的126篇论文,进行了深入分析,讨论了当前方法的局限性和公开挑战。此外,提出了潜在的未来研究方向,并总结了最先进方法的贡献。此外,还提供了有关公开可用数据集的概括摘要以及关于说明每种挑战的最佳性能方法的巨大挑战的详细见解。此外,我们旨在使读者现有研究的现状和指针在未来的发展方向上开发可用于临床实践的方法,从而可以改善诊断,分级,预后和癌症的治疗计划。据我们所知,以前没有工作回顾了朝向这一方向的组织学图像中的实例细分。
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视频分析的图像分割在不同的研究领域起着重要作用,例如智能城市,医疗保健,计算机视觉和地球科学以及遥感应用。在这方面,最近致力于发展新的细分策略;最新的杰出成就之一是Panoptic细分。后者是由语义和实例分割的融合引起的。明确地,目前正在研究Panoptic细分,以帮助获得更多对视频监控,人群计数,自主驾驶,医学图像分析的图像场景的更细致的知识,以及一般对场景更深入的了解。为此,我们介绍了本文的首次全面审查现有的Panoptic分段方法,以获得作者的知识。因此,基于所采用的算法,应用场景和主要目标的性质,执行现有的Panoptic技术的明确定义分类。此外,讨论了使用伪标签注释新数据集的Panoptic分割。继续前进,进行消融研究,以了解不同观点的Panoptic方法。此外,讨论了适合于Panoptic分割的评估度量,并提供了现有解决方案性能的比较,以告知最先进的并识别其局限性和优势。最后,目前对主题技术面临的挑战和吸引不久的将来吸引相当兴趣的未来趋势,可以成为即将到来的研究研究的起点。提供代码的文件可用于:https://github.com/elharroussomar/awesome-panoptic-egation
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Due to object detection's close relationship with video analysis and image understanding, it has attracted much research attention in recent years. Traditional object detection methods are built on handcrafted features and shallow trainable architectures. Their performance easily stagnates by constructing complex ensembles which combine multiple low-level image features with high-level context from object detectors and scene classifiers. With the rapid development in deep learning, more powerful tools, which are able to learn semantic, high-level, deeper features, are introduced to address the problems existing in traditional architectures. These models behave differently in network architecture, training strategy and optimization function, etc. In this paper, we provide a review on deep learning based object detection frameworks. Our review begins with a brief introduction on the history of deep learning and its representative tool, namely Convolutional Neural Network (CNN). Then we focus on typical generic object detection architectures along with some modifications and useful tricks to improve detection performance further. As distinct specific detection tasks exhibit different characteristics, we also briefly survey several specific tasks, including salient object detection, face detection and pedestrian detection. Experimental analyses are also provided to compare various methods and draw some meaningful conclusions. Finally, several promising directions and tasks are provided to serve as guidelines for future work in both object detection and relevant neural network based learning systems.
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随着深度学习方法的进步,如深度卷积神经网络,残余神经网络,对抗网络的进步。 U-Net架构最广泛利用生物医学图像分割,以解决目标区域或子区域的识别和检测的自动化。在最近的研究中,基于U-Net的方法在不同应用中显示了最先进的性能,以便在脑肿瘤,肺癌,阿尔茨海默,乳腺癌等疾病的早期诊断和治疗中发育计算机辅助诊断系统等,使用各种方式。本文通过描述U-Net框架来提出这些方法的成功,然后通过执行1)型号的U-Net变体进行综合分析,2)模特内分类,建立更好的见解相关的挑战和解决方案。此外,本文还强调了基于U-Net框架在持续的大流行病,严重急性呼吸综合征冠状病毒2(SARS-COV-2)中的贡献也称为Covid-19。最后,分析了这些U-Net变体的优点和相似性以及生物医学图像分割所涉及的挑战,以发现该领域的未来未来的研究方向。
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The 1$^{\text{st}}$ Workshop on Maritime Computer Vision (MaCVi) 2023 focused on maritime computer vision for Unmanned Aerial Vehicles (UAV) and Unmanned Surface Vehicle (USV), and organized several subchallenges in this domain: (i) UAV-based Maritime Object Detection, (ii) UAV-based Maritime Object Tracking, (iii) USV-based Maritime Obstacle Segmentation and (iv) USV-based Maritime Obstacle Detection. The subchallenges were based on the SeaDronesSee and MODS benchmarks. This report summarizes the main findings of the individual subchallenges and introduces a new benchmark, called SeaDronesSee Object Detection v2, which extends the previous benchmark by including more classes and footage. We provide statistical and qualitative analyses, and assess trends in the best-performing methodologies of over 130 submissions. The methods are summarized in the appendix. The datasets, evaluation code and the leaderboard are publicly available at https://seadronessee.cs.uni-tuebingen.de/macvi.
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We present a simple, fully-convolutional model for realtime instance segmentation that achieves 29.8 mAP on MS COCO at 33.5 fps evaluated on a single Titan Xp, which is significantly faster than any previous competitive approach. Moreover, we obtain this result after training on only one GPU. We accomplish this by breaking instance segmentation into two parallel subtasks: (1) generating a set of prototype masks and (2) predicting per-instance mask coefficients. Then we produce instance masks by linearly combining the prototypes with the mask coefficients. We find that because this process doesn't depend on repooling, this approach produces very high-quality masks and exhibits temporal stability for free. Furthermore, we analyze the emergent behavior of our prototypes and show they learn to localize instances on their own in a translation variant manner, despite being fully-convolutional. Finally, we also propose Fast NMS, a drop-in 12 ms faster replacement for standard NMS that only has a marginal performance penalty.
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本文推动了在图像中分解伪装区域的信封,成了有意义的组件,即伪装的实例。为了促进伪装实例分割的新任务,我们将在数量和多样性方面引入DataSet被称为Camo ++,该数据集被称为Camo ++。新数据集基本上增加了具有分层像素 - 明智的地面真理的图像的数量。我们还为伪装实例分割任务提供了一个基准套件。特别是,我们在各种场景中对新构造的凸轮++数据集进行了广泛的评估。我们还提出了一种伪装融合学习(CFL)伪装实例分割框架,以进一步提高最先进的方法的性能。数据集,模型,评估套件和基准测试将在我们的项目页面上公开提供:https://sites.google.com/view/ltnghia/research/camo_plus_plus
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基于无人机(UAV)基于无人机的视觉对象跟踪已实现了广泛的应用,并且由于其多功能性和有效性而引起了智能运输系统领域的越来越多的关注。作为深度学习革命性趋势的新兴力量,暹罗网络在基于无人机的对象跟踪中闪耀,其准确性,稳健性和速度有希望的平衡。由于开发了嵌入式处理器和深度神经网络的逐步优化,暹罗跟踪器获得了广泛的研究并实现了与无人机的初步组合。但是,由于无人机在板载计算资源和复杂的现实情况下,暹罗网络的空中跟踪仍然在许多方面都面临严重的障碍。为了进一步探索基于无人机的跟踪中暹罗网络的部署,这项工作对前沿暹罗跟踪器进行了全面的审查,以及使用典型的无人机板载处理器进行评估的详尽无人用分析。然后,进行板载测试以验证代表性暹罗跟踪器在现实世界无人机部署中的可行性和功效。此外,为了更好地促进跟踪社区的发展,这项工作分析了现有的暹罗跟踪器的局限性,并进行了以低弹片评估表示的其他实验。最后,深入讨论了基于无人机的智能运输系统的暹罗跟踪的前景。领先的暹罗跟踪器的统一框架,即代码库及其实验评估的结果,请访问https://github.com/vision4robotics/siamesetracking4uav。
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对医学图像的器官或病变的准确分割对于可靠的疾病和器官形态计量学的可靠诊断至关重要。近年来,卷积编码器解码器解决方案在自动医疗图像分割领域取得了重大进展。由于卷积操作中的固有偏见,先前的模型主要集中在相邻像素形成的局部视觉提示上,但无法完全对远程上下文依赖性进行建模。在本文中,我们提出了一个新型的基于变压器的注意力指导网络,称为Transattunet,其中多层引导注意力和多尺度跳过连接旨在共同增强语义分割体系结构的性能。受到变压器的启发,具有变压器自我注意力(TSA)和全球空间注意力(GSA)的自我意识注意(SAA)被纳入Transattunet中,以有效地学习编码器特征之间的非本地相互作用。此外,我们还使用解码器块之间的其他多尺度跳过连接来汇总具有不同语义尺度的上采样功能。这样,多尺度上下文信息的表示能力就可以增强以产生判别特征。从这些互补组件中受益,拟议的Transattunet可以有效地减轻卷积层堆叠和连续采样操作引起的细节损失,最终提高医学图像的细分质量。来自不同成像方式的多个医疗图像分割数据集进行了广泛的实验表明,所提出的方法始终优于最先进的基线。我们的代码和预培训模型可在以下网址找到:https://github.com/yishuliu/transattunet。
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遥感图像中的实例分段的任务,旨在在实例级别执行对象的每像素标记,对于各种民用应用非常重要。尽管以前的成功,但大多数现有的实例分割方法设计用于自然图像时,可以在直接应用于顶视图遥感图像时遇到清晰的性能下降。通过仔细分析,我们观察到由于严重的规模变化,低对比度和聚类分布,挑战主要来自歧视性对象特征。为了解决这些问题,提出了一种新颖的上下文聚合网络(CATNET)来改善特征提取过程。所提出的模型利用了三个轻量级的即插即用模块,即密度特征金字塔网络(Densfpn),空间上下文金字塔(SCP)和兴趣提取器(Hroie)的分层区域,以聚合在功能,空间和的全局视觉上下文实例域分别。 DenseFPN是一种多尺度特征传播模块,通过采用级别的残差连接,交叉级密度连接和具有重新加权策略来建立更灵活的信息流。利用注意力机制,SCP进一步通过将全局空间上下文聚合到当地区域来增强特征。对于每个实例,Hroie自适应地为不同的下游任务生成ROI功能。我们对挑战ISAID,DIOR,NWPU VHR-10和HRSID数据集进行了广泛的评估。评估结果表明,所提出的方法优于具有类似的计算成本的最先进。代码可在https://github.com/yeliudev/catnet上获得。
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本文介绍了Houghnet,这是一种单阶段,无锚,基于投票的,自下而上的对象检测方法。受到广义的霍夫变换的启发,霍尼特通过在该位置投票的总和确定了某个位置的物体的存在。投票是根据对数极极投票领域的近距离和长距离地点收集的。由于这种投票机制,Houghnet能够整合近距离和远程的班级条件证据以进行视觉识别,从而概括和增强当前的对象检测方法,这通常仅依赖于本地证据。在可可数据集中,Houghnet的最佳型号达到$ 46.4 $ $ $ ap $(和$ 65.1 $ $ $ ap_ {50} $),与自下而上的对象检测中的最先进的作品相同,超越了最重要的一项 - 阶段和两阶段方法。我们进一步验证了提案在其他视觉检测任务中的有效性,即视频对象检测,实例分割,3D对象检测和人为姿势估计的关键点检测以及其他“图像”图像生成任务的附加“标签”,其中集成的集成在所有情况下,我们的投票模块始终提高性能。代码可在https://github.com/nerminsamet/houghnet上找到。
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伪装的对象检测(COD)旨在识别自然场景中隐藏自己的物体。准确的COD遭受了许多与低边界对比度有关的挑战,并且对象出现(例如对象大小和形状)的较大变化。为了应对这些挑战,我们提出了一种新颖的背景感知跨层次融合网络(C2F-net),该网络融合了上下文感知的跨级特征,以准确识别伪装的对象。具体而言,我们通过注意力诱导的跨融合模块(ACFM)来计算来自多级特征的内容丰富的注意系数,该模块(ACFM)进一步在注意系数的指导下进一步集成了特征。然后,我们提出了一个双分支全局上下文模块(DGCM),以通过利用丰富的全球上下文信息来完善内容丰富的功能表示的融合功能。多个ACFM和DGCM以级联的方式集成,以产生高级特征的粗略预测。粗糙的预测充当了注意力图,以完善低级特征,然后再将其传递到我们的伪装推断模块(CIM)以生成最终预测。我们对三个广泛使用的基准数据集进行了广泛的实验,并将C2F-NET与最新模型(SOTA)模型进行比较。结果表明,C2F-NET是一种有效的COD模型,并且表现出明显的SOTA模型。此外,对息肉细分数据集的评估证明了我们在COD下游应用程序中C2F-NET的有希望的潜力。我们的代码可在以下网址公开获取:https://github.com/ben57882/c2fnet-tscvt。
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在本文中,我们介绍了Siammask,这是一个实时使用相同简单方法实时执行视觉对象跟踪和视频对象分割的框架。我们通过通过二进制细分任务来增强其损失,从而改善了流行的全面暹罗方法的离线培训程序。离线训练完成后,SiamMask只需要一个单个边界框来初始化,并且可以同时在高框架速率下进行视觉对象跟踪和分割。此外,我们表明可以通过简单地以级联的方式重新使用多任务模型来扩展框架以处理多个对象跟踪和细分。实验结果表明,我们的方法具有较高的处理效率,每秒约55帧。它可以在视觉对象跟踪基准测试中产生实时最新结果,同时以高速进行视频对象分割基准测试以高速显示竞争性能。
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语义分割是图像的像素明智标记。由于在像素级别定义了问题,因此确定图像类标签是不可接受的,而是在原始图像像素分辨率下本地化它们是必要的。通过卷积神经网络(CNN)在创建语义,高级和分层图像特征方面的非凡能力推动;在过去十年中提出了几种基于深入的学习的2D语义分割方法。在本调查中,我们主要关注最近的语义细分科学发展,特别是在使用2D图像的基于深度学习的方法。我们开始分析了对2D语义分割的公共图像集和排行榜,概述了性能评估中使用的技术。在研究现场的演变时,我们按时间顺序分类为三个主要时期,即预先和早期的深度学习时代,完全卷积的时代和后FCN时代。我们在技术上分析了解决领域的基本问题的解决方案,例如细粒度的本地化和规模不变性。在借阅我们的结论之前,我们提出了一张来自所有提到的时代的方法表,每个方法都概述了他们对该领域的贡献。我们通过讨论现场当前的挑战以及他们已经解决的程度来结束调查。
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由于不规则的形状,正常和感染组织之间的各种尺寸和无法区分的边界,仍然是一种具有挑战性的任务,可以准确地在CT图像上进行Covid-19的感染病变。在本文中,提出了一种新的分段方案,用于通过增强基于编码器 - 解码器架构的不同级别的监督信息和融合多尺度特征映射来感染Covid-19。为此,提出了深入的协作监督(共同监督)计划,以指导网络学习边缘和语义的特征。更具体地,首先设计边缘监控模块(ESM),以通过将边缘监督信息结合到初始阶段的下采样的初始阶段来突出显示低电平边界特征。同时,提出了一种辅助语义监督模块(ASSM)来加强通过将掩码监督信息集成到稍后阶段来加强高电平语义信息。然后,通过使用注意机制来扩展高级和低电平特征映射之间的语义间隙,开发了一种注意融合模块(AFM)以融合不同级别的多个规模特征图。最后,在四个各种Covid-19 CT数据集上证明了所提出的方案的有效性。结果表明,提出的三个模块都是有希望的。基于基线(RESUNT),单独使用ESM,ASSM或AFM可以分别将骰子度量增加1.12 \%,1.95 \%,1.63 \%,而在我们的数据集中,通过将三个模型结合在一起可以上升3.97 \% 。与各个数据集的现有方法相比,所提出的方法可以在某些主要指标中获得更好的分段性能,并可实现最佳的泛化和全面的性能。
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深度学习已被广​​泛用于医学图像分割,并且录制了录制了该领域深度学习的成功的大量论文。在本文中,我们使用深层学习技术对医学图像分割的全面主题调查。本文进行了两个原创贡献。首先,与传统调查相比,直接将深度学习的文献分成医学图像分割的文学,并为每组详细介绍了文献,我们根据从粗略到精细的多级结构分类目前流行的文献。其次,本文侧重于监督和弱监督的学习方法,而不包括无监督的方法,因为它们在许多旧调查中引入而且他们目前不受欢迎。对于监督学习方法,我们分析了三个方面的文献:骨干网络的选择,网络块的设计,以及损耗功能的改进。对于虚弱的学习方法,我们根据数据增强,转移学习和交互式分割进行调查文献。与现有调查相比,本调查将文献分类为比例不同,更方便读者了解相关理由,并将引导他们基于深度学习方法思考医学图像分割的适当改进。
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大多数最先进的实例级人类解析模型都采用了两阶段的基于锚的探测器,因此无法避免启发式锚盒设计和像素级别缺乏分析。为了解决这两个问题,我们设计了一个实例级人类解析网络,该网络在像素级别上无锚固且可解决。它由两个简单的子网络组成:一个用于边界框预测的无锚检测头和一个用于人体分割的边缘引导解析头。无锚探测器的头继承了像素样的优点,并有效地避免了对象检测应用中证明的超参数的敏感性。通过引入部分感知的边界线索,边缘引导的解析头能够将相邻的人类部分与彼此区分开,最多可在一个人类实例中,甚至重叠的实例。同时,利用了精炼的头部整合盒子级别的分数和部分分析质量,以提高解析结果的质量。在两个多个人类解析数据集(即CIHP和LV-MHP-V2.0)和一个视频实例级人类解析数据集(即VIP)上进行实验,表明我们的方法实现了超过全球级别和实例级别的性能最新的一阶段自上而下的替代方案。
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胎儿镜检查激光​​光凝是一种广泛采用的方法,用于治疗双胞胎输血综合征(TTTS)。该过程涉及光凝病理吻合术以调节双胞胎之间的血液交换。由于观点有限,胎儿镜的可操作性差,可见性差和照明的可变性,因此该程序尤其具有挑战性。这些挑战可能导致手术时间增加和消融不完全。计算机辅助干预措施(CAI)可以通过识别场景中的关键结构并通过视频马赛克来扩展胎儿镜观景领域,从而为外科医生提供决策支持和背景意识。由于缺乏设计,开发和测试CAI算法的高质量数据,该领域的研究受到了阻碍。通过作为MICCAI2021内窥镜视觉挑战组织的胎儿镜胎盘胎盘分割和注册(FETREG2021)挑战,我们发布了第一个Largescale Multencentre TTTS数据集,用于开发广义和可靠的语义分割和视频摩擦质量algorithms。对于这一挑战,我们发布了一个2060张图像的数据集,该数据集是从18个体内TTTS胎儿镜检查程序和18个简短视频剪辑的船只,工具,胎儿和背景类别的像素通道。七个团队参与了这一挑战,他们的模型性能在一个看不见的测试数据集中评估了658个从6个胎儿镜程序和6个短剪辑的图像的图像。这项挑战为创建通用解决方案提供了用于胎儿镜面场景的理解和摩西式解决方案的机会。在本文中,我们介绍了FETREG2021挑战的发现,以及报告TTTS胎儿镜检查中CAI的详细文献综述。通过这一挑战,它的分析和多中心胎儿镜数据的发布,我们为该领域的未来研究提供了基准。
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