基于部分跨连生成对抗网络的红外舰船目标分割方法研究

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    61906005
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
  • 资助金额:
    24.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    F0604.机器感知与机器视觉
  • 结题年份:
    2022
  • 批准年份:
    2019
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2020-01-01 至2022-12-31

项目摘要

Infrared ship target segmentation is an urgent problem for naval equipment system. In this proposal, we studied the problem of infrared ship target segmentation based on generative adversarial network, aiming to improve the performance of infrared ship target segmentation, and providing an effective solution for semi-supervised target segmentation. The main content includes: 1) Through collecting, cleaning, balancing and labeling, we would build an infrared ship target dataset, and we would provide baseline results for several tasks based deep neural networks to verify its practicality and validity. 2) By utilizing the region proposal network, we would obtain the region of interests of ship target; Based on this by introducing cross-connected layers and the feature selection strategies, we would establish an infrared ship target segmentation framework based on partly cross-connected generative adversarial network, selecting valid feature maps by correlational relationship. Through comprehensive analysis of different cross-connected layers and different cross-connected feature maps, we intend to provide an optimal partly cross-connected model for infrared ship target segmentation; 3) Based on the optional partly cross-connected generative adversarial network, we would build a weakly-supervised domain adaptation generative adversarial network for infrared ship target instance segmentation with limited pixel-labeled data. The achievements will not only provide an important technical supports for the application of deep learning in infrared ship target segmentation, but also improves the early warning and reconnaissance performance of modern marine weapon system in theory and application.
红外舰船目标的自动分割问题是海军装备系统迫切需要解决的问题。为提高红外舰船目标的分割性能,解决像素级标注数据有限情况下的红外舰船目标分割问题,本项目将开展基于生成对抗网络的红外舰船目标分割方法研究。研究内容包括:1)收集、整理和标注已有数据,建立红外舰船目标数据集,利用已有深度网络建立基准实验,验证其实用性;2)使用区域推荐网络,获取舰船目标的感兴趣区域;在此基础上,引入跨连和特征选择策略,建立基于部分跨连生成对抗网络的红外舰船目标分割框架,使用相关性选择跨连特征面,通过实验分析跨连方式对模型目标分割能力的影响,确定用于红外舰船目标分割的最优生成对抗模型;3)在最优生成对抗模型的基础上,构建弱监督域适应生成对抗网络,实现红外舰船目标的实例分割。本项目研究成果将对深度学习方法在红外舰船目标分割中的应用起到重要的技术支撑,对提高现代海上武器系统的预警、侦察等性能具有重要的理论意义和应用价值。

结项摘要

红外舰船图像具有目标小、信噪比低等特点,现有的基于全监督学习的分割算法需要大量的像素级标注提供监督信息,但获取像素级标注的成本高昂。该项目针对该不足,在构建红外舰船目标分割数据集的基础上,对红外舰船目标分割的弱监督方法进行了研究。主要研究工作包括:(1)提出了一种跨连卷积神经网络框架。使用跨连指示符表示跨连方式,分析了不同层跨连时卷积神经网络的分类和识别性能。(2)提出了一种基于弱监督和半监督学习的红外舰船目标分割方法。它首先使用一个双分支定位网络生成舰船定位图,然后使用少量的像素级标签和大量的定位图训练显著性网络,生成舰船显著图,接着将舰船显著图和图像级标签结合生成伪标签,最后利用伪标签训练分割网络并进行测试。(3)为进一步减少红外舰船目标标注工作量,提出了一种基于无监督域自适应的红外舰船目标分割方法。它首先使用图像处理方法减少可见光和红外舰船图像外观差异,然后使用空洞卷积判别网络区分源域特征和目标域特征,最后使用基于信息熵的对抗损失训练网络。总体上,该项目研究丰富了跨连卷积神经网络的设计和构造方法,扩展了红外舰船目标的分割方法。

项目成果

期刊论文数量(8)
专著数量(0)
科研奖励数量(1)
会议论文数量(1)
专利数量(0)
Deep convolutional cross-connected kernel mapping support vector machine based on SelectDropout
基于SelectDropout的深度卷积交叉连接核映射支持向量机
  • DOI:
    10.1016/j.ins.2023.01.004
  • 发表时间:
    2023-01
  • 期刊:
    Information Sciences
  • 影响因子:
    8.1
  • 作者:
    Qi Wang;Zhaoying Liu;Ting Zhang;Hisham Alasmary;Muhammad Waqas;Zahid Halim;Yujian Li
  • 通讯作者:
    Yujian Li
Adaptive feature fusion for time series classification
用于时间序列分类的自适应特征融合
  • DOI:
    10.1016/j.knosys.2022.108459
  • 发表时间:
    2022-02
  • 期刊:
    Knowledge-Based Systems
  • 影响因子:
    8.8
  • 作者:
    Tian Wang;Zhaoying Liu;Ting Zhang;Syed Fawad Hussain;Muhammad Waqas;Yujian Li
  • 通讯作者:
    Yujian Li
Infrared salient object detection based on global guided lightweight non-local deep features
基于全局引导轻量级非局部深度特征的红外显着目标检测
  • DOI:
    10.1016/j.infrared.2021.103672
  • 发表时间:
    2021-02
  • 期刊:
    Infrared Physics & Technology
  • 影响因子:
    3.3
  • 作者:
    Liu Zhaoying;Zhang Xuesi;Jiang Tianpeng;Zhang Ting;Liu Bo;Waqas Muhammad;Li Yujian
  • 通讯作者:
    Li Yujian
A neural network architecture optimizer based on DARTS and generative adversarial learning
基于 DARTS 和生成对抗学习的神经网络架构优化器
  • DOI:
    10.1016/j.ins.2021.09.041
  • 发表时间:
    2021-10-05
  • 期刊:
    INFORMATION SCIENCES
  • 影响因子:
    8.1
  • 作者:
    Zhang, Ting;Waqas, Muhammad;Chen, Sheng
  • 通讯作者:
    Chen, Sheng
A fusing framework of shortcut convolutional neural networks
一种捷径卷积神经网络的融合框架
  • DOI:
    10.1016/j.ins.2021.08.030
  • 发表时间:
    2021-08-21
  • 期刊:
    INFORMATION SCIENCES
  • 影响因子:
    8.1
  • 作者:
    Zhang, Ting;Waqas, Muhammad;Han, Zhu
  • 通讯作者:
    Han, Zhu

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其他文献

人肠道来源大肠杆菌β-半乳糖苷酶基因突变株的构建
  • DOI:
    10.19367/j.cnki.1000-2707.2019.12.002
  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
    贵州医科大学学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    洪伟;赵行行;吴昌学;饶凤琴;程玉梅;张婷;齐晓岚;禹文峰;官志忠
  • 通讯作者:
    官志忠
参附注射液对慢性心衰大鼠心功能及心肌细胞内Ca~(2+)浓度的影响
  • DOI:
    10.13633/j.cnki.zjtcm.2017.06.032
  • 发表时间:
    2017
  • 期刊:
    浙江中医杂志
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    李石清;宋洁;张春椿;张水利;张婷;许健
  • 通讯作者:
    许健
电针对膝关节骨性关节炎的疗效以及对骨性关节炎患者血浆CXCL10、IL-1β含量的影响
  • DOI:
    10.13192/j.issn.1000-1719.2018.07.042
  • 发表时间:
    2018
  • 期刊:
    辽宁中医杂志
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    张婷;马朝阳;李熳;焦群茹;余丹;贾珉;苑小翠;吕正涛
  • 通讯作者:
    吕正涛
两步法制备两性离子陶瓷复合膜及抗污染研究
  • DOI:
    10.16159/j.cnki.issn1007-8924.2017.03.005
  • 发表时间:
    2017
  • 期刊:
    膜科学与技术
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    李雪;张婷;邱鸣慧;范益群
  • 通讯作者:
    范益群
蛋清源活性肽对过氧化氢诱导的HEK293细胞谷胱甘肽抗氧化系统的影响
  • DOI:
    10.16429/j.1009-7848.2020.02.010
  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
    中国食品学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    张燕;魏汝君;马中苏;刘珍;张婷;刘静波
  • 通讯作者:
    刘静波

其他文献

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课题项目:调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要:

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题,其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子,其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而,TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用,影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法,探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用,为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义,并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路:

科学问题:TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达?
前期研究:已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应,但其具体机制尚不明确。
研究创新点:本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线:包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术:TRIM2与病毒RNA的相互作用分析,IFN-β启动子活性检测。
实验模型:使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

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          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
      
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