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西北大学学报(自然科学版)2025年第01期:改进UNet++的瓷器文物显微气泡分割

来源:期刊VIP网 时间:


作者:刘阳洋;耿国华;刘鑫达;李展;路正涵;

单位:西北大学文化遗产数字化国家地方联合工程研究中心;西北大学可视化技术研究所;

摘要:对瓷器文物显微气泡的分割,可以更加清晰地观察瓷器表面微观气泡的形态、数量以及分布规律,进而辅助文物专家进行瓷器碎片分类和文物鉴定等工作。但瓷器显微图像中气泡复杂多变,大小及分布不均匀,现有图像分割方法难以适应瓷器显微气泡特征。因此,该文提出一种基于卷积激活单元的网络AGUNet++,该网络重新设计密集跳跃连接,节点间采用Z字形连接方式,充分提取图像语义特征,防止信息丢失;同时,在卷积单元的密集跳跃连接处,结合注意力门控模块Attention Gate提出卷积激活单元CAU,增强与瓷器文物显微气泡分割任务相关的气泡区域学习,抑制不相关的区域;在训练过程中对每一层子网络的输出采用深度监督和交叉熵损失,有效增强瓷器文物显微气泡特征提取能力,细化分割结果。该方法在SD-saliency-900以及PRMI数据集上的实验结果表明,与经典图像分割网络相比,AGUNet++在MIoU、Precision、Recall和F1分数中均有一定的提升,表现出更好的分割效果。

关键词:瓷器文物显微图像;;显微图像分割;;UNet++;;注意力门

基金资助:国家自然科学基金(62271393);; 陕西省教育厅一般项目(19JK0842);; 虚拟现实技术与系统全国重点实验室(北京航空航天大学)开放课题基金(VRLAB2024C02)