光学学报, 2020, 40 (17): 1710001, 网络出版: 2020-08-24   

基于残差块和注意力机制的细胞图像分割方法 下载: 1065次

Cell Image Segmentation Method Based on Residual Block and Attention Mechanism
张文秀 1,2,3,*朱振才 1,2,3张永合 1,2,3王新宇 1,2丁国鹏 1,2
作者单位
1 中国科学院微小卫星创新研究院, 上海 201203
2 中国科学院微小卫星重点实验室, 上海 201203
3 中国科学院大学, 北京 100049
图 & 表

图 1. 所提模型的整体框架

Fig. 1. Overall framework of proposed model

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图 2. 残差块结构

Fig. 2. Structure of residual block

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图 3. 注意力机制结构

Fig. 3. Structure of attention mechanism

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图 4. 数据集展示。(a)训练集图像;(b)对应真值图像

Fig. 4. Display of dataset. (a) Training set image; (b) corresponding ground truth

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图 5. 部分图像块及其真值图像

Fig. 5. Local image blocks and corresponding ground truth

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图 6. 第1组细胞分割结果。(a)原始图像;(b)真值图像;(c) Otsu模型;(d) FCN-8s模型;(e) U-Net模型;(f) SegNet模型;(g) R2U-Net模型;(h)所提模型

Fig. 6. Cell segmentation results of group 1. (a) Origin image; (b) ground truth; (c) Otsu model; (d) FCN-8s model; (e) U-Net model; (f) SegNet model; (g) R2U-Net model; (h) proposed model

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图 7. 第2组细胞分割结果。(a)原始图像;(b)真值图像;(c) Otsu模型;(d) FCN-8s模型;(e) U-Net模型;(f) SegNet模型;(g) R2U-Net模型;(h)所提模型

Fig. 7. Cell segmentation results of group 2. (a) Origin image; (b) ground truth; (c) Otsu model; (d) FCN-8s model; (e) U-Net model; (f) SegNet model; (g) R2U-Net model; (h) proposed model

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图 8. 第3组细胞分割结果。(a)原始图像;(b)真值图像;(c) Otsu模型;(d) FCN-8s模型;(e) U-Net模型;(f) SegNet模型;(g) R2U-Net模型;(h)所提模型

Fig. 8. Cell segmentation results of group 3. (a) Origin image; (b) ground truth; (c) Otsu model; (d) FCN-8s model; (e) U-Net model; (f) SegNet model; (g) R2U-Net model; (h) proposed model

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图 9. 分割结果细节对比。(a)真值图像;(b) FCN-8s模型;(c) U-Net模型;(d) SegNet模型;(e) R2U-Net模型;(f)所提模型

Fig. 9. Detail comparison of segmentation results. (a) Ground truth; (b) FCN-8s model; (c) U-Net model; (d) SegNet model; (e) R2U-Net model; (f) proposed model

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表 1不同分割模型的定量分析

Table1. Quantitative analysis of different segmentation models

ModelPixel AccuracyIoUDice Score
Otsu0.79060.23470.3778
FCN-8s0.90080.66720.7964
U-Net0.93490.74050.8504
SegNet0.93360.73590.8516
R2U-Net0.94350.76360.8691
Proposed model0.94470.78220.8775

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表 2各模块对整体模型的影响

Table2. Influence of each module on whole model

U-NetResidual blockAttention mechanismPixel AccuracyIoUDice Score
+0.93470.74820.8592
++0.93950.75050.8603
++0.93880.75650.8652
+++0.94630.77570.8776

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张文秀, 朱振才, 张永合, 王新宇, 丁国鹏. 基于残差块和注意力机制的细胞图像分割方法[J]. 光学学报, 2020, 40(17): 1710001. Wenxiu Zhang, Zhencai Zhu, Yonghe Zhang, Xinyu Wang, Guopeng Ding. Cell Image Segmentation Method Based on Residual Block and Attention Mechanism[J]. Acta Optica Sinica, 2020, 40(17): 1710001.

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