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中科院深圳院設(shè)計(jì)圖像新算法還原海洋生物天然色

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中科院深圳院設(shè)計(jì)圖像新算法還原海洋生物天然色

2022年10月24日 21:44 來(lái)源:中國(guó)新聞網(wǎng)
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中科院深圳院設(shè)計(jì)圖像新算法還原海洋生物天然色
圖為利用IsPlanktonCLR算法給海洋浮游生物目標(biāo)圖像著色的對(duì)比圖?!∩钲谙冗M(jìn)院 供圖

  中新網(wǎng)深圳10月24日電 (朱族英 李沛瑤)中國(guó)科學(xué)院深圳先進(jìn)技術(shù)研究院24日發(fā)布消息稱,該院集成所光電工程技術(shù)中心的李劍平團(tuán)隊(duì)設(shè)計(jì)了一種深度學(xué)習(xí)圖像著色算法,可將水下原位拍攝的海洋浮游生物灰度圖像自動(dòng)著色為天然色彩,著色效果接近人眼觀察。

  據(jù)悉,該研究成果于23日在國(guó)際機(jī)器視覺(jué)三大頂級(jí)學(xué)術(shù)會(huì)議之一的歐洲機(jī)器視覺(jué)大會(huì)上發(fā)表。中國(guó)科學(xué)院大學(xué)碩士研究生郭冠男為第一作者,李劍平為論文通訊作者,來(lái)自廈門大學(xué)、哈爾濱工業(yè)大學(xué)(深圳)的數(shù)據(jù)科學(xué)家參與該課題的合作研究。

  隨著技術(shù)發(fā)展,越來(lái)越多的浮游生物成像儀實(shí)現(xiàn)了彩色成像,也有許多實(shí)驗(yàn)證明彩色圖像能夠比灰度圖像帶來(lái)更為豐富的信息,對(duì)浮游生物觀測(cè)起到重要作用。

  然而,水下彩色成像需要使用白光照明,會(huì)導(dǎo)致浮游動(dòng)物因趨光性大量聚集在水下成像儀器前,改變它們?cè)谒碌脑锌臻g分布。這種非自然的改變,會(huì)使導(dǎo)致浮游生物的觀測(cè)結(jié)果產(chǎn)生偏差,觀測(cè)定量無(wú)法準(zhǔn)確。

  李劍平說(shuō):“由于絕大多數(shù)浮游動(dòng)物對(duì)波長(zhǎng)較長(zhǎng)的紅光不敏感,傳統(tǒng)的水下成像儀多數(shù)使用紅光或近紅外光照明成像,以避免浮游動(dòng)物的趨光性聚集。但這樣的拍攝條件只能獲得浮游生物的灰度圖像。如果能夠訓(xùn)練人工智能,將紅光照明下獲取的灰度圖像轉(zhuǎn)換為高保真的彩色圖像,是一種巧妙的解決之道?!?/p>

  針對(duì)這一設(shè)想,李劍平團(tuán)隊(duì)設(shè)計(jì)并訓(xùn)練了一種基于深度卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的浮游生物自動(dòng)著色算法,命名為“IsPlanktonCLR網(wǎng)絡(luò)”。該網(wǎng)絡(luò)采用了一種具有自指導(dǎo)功能的雙通路網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu),配合定制化的調(diào)色板和逐步聚焦的損失函數(shù),實(shí)現(xiàn)了對(duì)浮游生物灰度圖像的自動(dòng)化著色,且對(duì)稀有物種和普通物種的關(guān)鍵部位色彩還原具有優(yōu)異的準(zhǔn)確性。

  李劍平表示,IsPlanktonCLR算法的發(fā)展為海洋成像觀測(cè)儀器獲取準(zhǔn)確、真實(shí)的觀測(cè)結(jié)果提供新的人工智能解決方案,效果不僅規(guī)避了海洋浮游生物原位成像中因生物趨光聚集所致的觀測(cè)不準(zhǔn)確問(wèn)題,還有可能為其他海洋生物的成像觀測(cè)困難或損傷帶來(lái)新的解決思路,為人類探索和認(rèn)識(shí)海洋提供新的技術(shù)手段。(完)

【編輯:唐煒妮】
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