基于稀疏表示和视觉注意机制的多传感器图像/视频融合

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    61773301
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    63.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    F0303.系统建模理论与仿真技术
  • 结题年份:
    2021
  • 批准年份:
    2017
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2018-01-01 至2021-12-31

项目摘要

Multi-sensor image fusion is a technique, by which multiple images of the same scene acquired from different sensors are merged into a composite that helps to better understand the scene. The primary requirement for image fusion is that all of the important visual information should be extracted from the given input images and then preserved in the fused image. By doing so, the fused image will be better perceived by the human visual system or processed in the subsequent tasks. However, most of the current studies only employ the local features to define the "usefulness" for each region in an input image. This does not consider the global visual attention of the whole source images which indicates the "interesting" information of the scene. In addition, most of these methods focus on the fusion of static images. .This project will investigate multi-sensor image fusion and its related issues by using sparse representation and image/video saliency detection. (1). Considering different characteristics of input images to be fused, together with their "redundant" and "complementary" information, we will study single modality (e.g., infrared) image saliency detection and multimodality (e.g., infrared and visible light) images joint-saliency detection based on sparse representation. (2). We will next study multi-sensor image fusion based on sparse representation and human visual attention. We will employ the saliency values of input images computed by using the previously presented methods in (1) to guide the designs of sparse representation models, activity levels of local regions and fusion rules in the proposed methods. The proposed methods are expected to effectively extract more salient features from input images. As well, they are expected to be more robust to mis-registration between input images. (3). Based on the above, we will also investigate the fusion of videos with static backgrounds or videos with more complicated backgrounds, such as those that change dynamically. Important examples are videos containing occlusions or waving..The research carried out by this project will lead to new methods for multi-sensor image fusion and thereby facilitate new practical applications.
图像融合是把同一场景不同传感器获得的多幅图像合成一幅图像的过程,融合后图像应尽可能地保留输入图像的有用信息,以便人眼视觉感知和后续处理。多数研究主要根据输入图像中每个局部区域的特征定义其“有用”性,没有考虑输入图像或场景中吸引人眼注意的全局“感兴趣”信息,且主要针对静态图像融合设计的。本项目拟采用稀疏表示工具,结合图像/视频显著性检测技术,研究多传感器图像融合及相关问题。1. 根据待融合图像特点及它们之间的冗余和互补信息,研究基于稀疏表示的单模态图像显著性检测和多模态图像联合显著性检测;2. 研究基于稀疏表示和视觉注意机制的多传感器图像融合,利用1中获得的输入图像显著性值指导融合所需的稀疏表示模型、局部区域活跃度因子和融合规则的构建;3. 将上述研究内容扩展至视频融合,探讨包含静态背景、复杂或动态变化背景等不同情况下的视频融合。本项目将丰富多传感器图像融合方法,为其实用化奠定基础。

结项摘要

本项目围绕着预定的研究内容展开研究,完成了相应的研究目标。首先,我们研究了基于图像表示的多传感器图像融合,提出了多种基于鲁棒稀疏表示、非负稀疏表示和联合低秩表示的多聚焦图像融合算法;所提出的算法不仅考虑当前图像块的信息,还考虑其周围相邻图像块的信息,显著提升了融合性能。其次,研究了基于图像表示和深度学习的单模态图像、多模态图像显著目标检测,提出了多种基于鲁棒稀疏表示、局部树结构低秩表示和二阶段图的单模态图像显著目标检测方法,提出了多种基于卷积神经网络和胶囊网络的单模态图像深度显著目标检测模型,很好地提升了复杂场景下单模态图像显著目标检测的精确性和目标分割完整性;提出了多种基于跨模态图像特征融合、图像质量感知的可见光图像-红外图像(RGB-T)、可见光图像-深度图像(RGB-D)多模态图像显著性目标检测模型,在一定程度上解决了单模态图像在低光照、低对比度、复杂背景等场景下存在的目标检测不完整甚至无法检测的问题。再次,我们研究了多传感器视频融合相关问题,提出了一种基于射影不变描述算子的视频同步算法。最后,我们对多模态图像场景理解和医学图像分割进行了研究,提出了一种基于模态差异性缩减的RGB-T语义分割模型,提出了一种基于互补和干扰感知的RGB-T多模态图像目标跟踪模型,提出了多种基于多模态特征融合、多任务学习、轻量化等MRI脑瘤图像和胰腺图像分割模型。. 在该项目的资助下,课题组对多传感器图像融合及其应用进行了深入系统的研究,在IEEE-TPAMI、IEEE-TIP、IEEE-TMM、IEEE-TCSVT、Pattern Recognition、ICCV、CVPR等国际期刊和CCF A类会议发表相关学术论文29篇,新申请国家发明专利10项,新获批授权国家发明专利8项,荣获“吴文俊人工智能科学技术奖”(技术发明奖,二等奖)1项,共培养博士研究生5名,硕士研究生28名,其中21人已完成答辩。

项目成果

期刊论文数量(27)
专著数量(0)
科研奖励数量(1)
会议论文数量(2)
专利数量(18)
Joint cross-modal and unimodal features for RGB-D salient object detection
用于 RGB-D 显着目标检测的联合跨模态和单模态特征
  • DOI:
    10.1109/tmm.2020.3011327
  • 发表时间:
    2021
  • 期刊:
    IEEE Transactions on Multimedia
  • 影响因子:
    7.3
  • 作者:
    Huang Nianchang;Liu Yi;Zhang Qiang;Han Jungong
  • 通讯作者:
    Han Jungong
Robust sparse representation based multi-focus image fusion with dictionary construction and local spatial consistency
基于鲁棒稀疏表示的多焦点图像融合,具有字典构建和局部空间一致性
  • DOI:
    10.1016/j.patcog.2018.06.003
  • 发表时间:
    2018-11
  • 期刊:
    Pattern Recognition
  • 影响因子:
    8
  • 作者:
    Zhang Qiang;Shi Tao;Wang Fan;Blum Rick S.;Han Jungong
  • 通讯作者:
    Han Jungong
Automatic pancreas segmentation based on lightweight DCNN modules and spatial prior propagation
基于轻量级 DCNN 模块和空间先验传播的自动胰腺分割
  • DOI:
    10.1016/j.patcog.2020.107762
  • 发表时间:
    2021-03-02
  • 期刊:
    PATTERN RECOGNITION
  • 影响因子:
    8
  • 作者:
    Zhang, Dingwen;Zhang, Jiajia;Han, Junwei
  • 通讯作者:
    Han, Junwei
Salient Object Detection via Two-Stage Graphs
通过两阶段图进行显着目标检测
  • DOI:
    10.1109/tcsvt.2018.2823769
  • 发表时间:
    2019-04
  • 期刊:
    IEEE Transactions on Circuits and Systems for Video Technology
  • 影响因子:
    8.4
  • 作者:
    Liu Yi;Han Jungong;Zhang Qiang;Wang Long
  • 通讯作者:
    Wang Long
Engaging part-whole hierarchies and contrast cues for salient object detection
利用部分-整体层次结构和对比线索进行显着对象检测
  • DOI:
    10.1109/tcsvt.2021.3104932
  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
    IEEE Transactions on Circuit and Systems for Video Technology
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    Zhang Qiang;Duanmu Mingxing;Luo Yongjiang;Liu Yi;Han Jungong
  • 通讯作者:
    Han Jungong

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其他文献

肿瘤氧化还原微环境响应型小分子前药纳米粒的代谢与药效研究进展
  • DOI:
    10.16438/j.0513-4870.2020-1234
  • 发表时间:
    2021
  • 期刊:
    药学学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    赵耀;杨璨羽;张强;王学清
  • 通讯作者:
    王学清
干旱区夏季晴空期超厚对流边界层发展的能量机制
  • DOI:
    10.1360/n972018-01014
  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
    科学通报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    张强;乔梁;岳平;李岩瑛
  • 通讯作者:
    李岩瑛
煤矸石填埋区复垦土壤真菌多样性对施肥方式的响应
  • DOI:
    10.13448/j.cnki.jalre.2020.114
  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
    干旱区资源与环境
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    张变华;靳东升;张强;郜春花;李建华;卢晋晶;籍晟煜
  • 通讯作者:
    籍晟煜
资本约束下我国商业银行资本充足率的提升途径分析
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
    云南财经大学学报(社会科学版)
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    武次冰;张强
  • 通讯作者:
    张强
基于Vague集和属性综合评价的股
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
    中国管理科学,2005, 13 (2): 15-21.
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    郝 奕;张强
  • 通讯作者:
    张强

其他文献

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AI项目思路

AI技术路线图

张强的其他基金

直线三维重建优化准则及算法研究
  • 批准号:
    61403294
  • 批准年份:
    2014
  • 资助金额:
    25.0 万元
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
基于3维多尺度复变换的多传感器视频图像融合及性能客观评价研究
  • 批准号:
    61104212
  • 批准年份:
    2011
  • 资助金额:
    26.0 万元
  • 项目类别:
    青年科学基金项目

相似国自然基金

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  • 批准号:
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相似海外基金

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知道了

AI项目解读示例

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

        graph TD
          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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