深度学习驱动的图像分割技术综述

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"本文是关于深度学习在图像分割中的应用的综述,由Shervin Minaee、Yuri Boykov、Fatih Porikli、Antonio Plaza、Nasser Kehtarnavaz和Demetri Terzopoulos撰写。" 深度学习在图像分割领域的应用已经取得了显著的成就,它为图像处理和计算机视觉提供了强大的工具。图像分割是理解和分析图像的关键步骤,它在场景理解、医学图像分析、机器人感知、视频监控、增强现实和图像压缩等多个领域都有广泛应用。传统算法尽管有一定的效果,但深度学习模型的出现极大地推动了图像分割技术的发展。 在这篇综述中,作者回顾了当前文献中的大量工作,重点关注了使用深度学习模型进行语义分割和实例级分割的方法。语义分割是对图像进行类别级别的分割,而实例级分割则进一步区分同一类别的不同对象。以下是一些重要的技术: 1. **全卷积像素标注网络**(Fully Convolutional Pixel-Labeling Networks):这些网络将全连接层转换为卷积层,使得可以处理任意大小的输入图像,并直接输出像素级的分类结果。 2. **编码器-解码器架构**:这类网络借鉴了编码器(如VGG或ResNet)来捕获图像的全局特征,然后通过解码器恢复细节信息,实现高分辨率的分割输出。 3. **多尺度和金字塔方法**:通过在不同尺度上应用网络,可以捕捉到图像的局部和全局信息,提高分割的准确性,例如使用图像金字塔进行多尺度分析。 4. **循环神经网络**(Recurrent Neural Networks, RNNs):RNNs在序列数据处理中表现出色,当应用于图像分割时,它们可以处理时间序列图像或对前一帧的预测进行迭代改进。 5. **视觉注意力模型**:这些模型模拟人类视觉系统的注意力机制,只关注图像中的关键区域,从而减少计算量并提高性能。 6. **对抗性生成模型**:在对抗性环境中训练的生成模型(如GANs)可以在图像分割任务中生成逼真的结果,同时也能帮助模型学习更复杂的表示。 这篇综述深入探讨了这些方法的相似性和差异,分析了各自的优缺点,并对未来的研究方向给出了见解。通过这种方式,读者能够全面了解深度学习在图像分割领域的最新进展,为研究和实践提供有价值的参考。