电气工程与系统科学 > 图像与视频处理
[提交于 2025年7月22日
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标题: 多任务DeltaNet:基于变化检测的原位ETEM图像分割及其在碳气化动力学中的应用
标题: MultiTaskDeltaNet: Change Detection-based Image Segmentation for Operando ETEM with Application to Carbon Gasification Kinetics
摘要: 将原位透射电子显微镜(TEM)成像转化为用于固态反应的空间分辨操作表征工具,需要对动态演化的特征进行自动化、高精度的语义分割。 然而,传统的语义分割深度学习方法由于标注数据稀缺、感兴趣视觉模糊的特征以及小物体场景而经常遇到限制。 为解决这些挑战,我们引入了MultiTaskDeltaNet(MTDN),一种创新的深度学习架构,创造性地将分割任务重新概念化为变化检测问题。 通过实现一个带有U-Net主干的唯一孪生网络,并使用配对图像来捕捉特征变化,MTDN有效地利用最少的数据生成高质量的分割结果。 此外,MTDN利用多任务学习策略来利用感兴趣的物理特征之间的相关性。 在使用丝状碳气化原位环境TEM(ETEM)视频数据进行评估时,MTDN在准确描绘精细结构特征方面明显优于传统分割模型。 值得注意的是,MTDN在预测小而视觉模糊的物理特征方面比传统分割模型提高了10.22%的性能。 这项工作弥合了深度学习与实际TEM图像分析之间的几个关键差距,推动了复杂实验环境中纳米材料的自动化表征。
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