Un método semisupervisado para la segmentación de límites de grano: destilación de conocimiento de maestro-estudiante y reparación de pseudoetiquetas
Autores: Huang, Yuanyou; Zhang, Xiaoxun; Ma, Fang; Li, Jiaming; Wang, Shuxian
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2024
Acceso abierto
Artículo científico
2024
Un método semisupervisado para la segmentación de límites de grano: destilación de conocimiento de maestro-estudiante y reparación de pseudoetiquetas
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Eléctrica y Electrónica
Palabras clave
Segmentación de límites de grano
Análisis cuantitativo
Optimización de material
Método semisupervisado
SCConv
Regresión de límites
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
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Citaciones: Sin citaciones
La segmentación de los límites de grano es crucial para el análisis cuantitativo de las estructuras de grano y la optimización de materiales. Sin embargo, persisten desafíos debido a la interferencia del ruido, altos costos de etiquetado y baja detección. Por lo tanto, proponemos un método semisupervisado llamado Semi-SRUnet, basado en destilación de conocimiento entre profesor y alumno y reparación de pseudoetiquetas para lograr la detección de límites de grano con un pequeño número de etiquetas. Específicamente, el método introduce SCConv (Convolución de Reconstrucción Espacial y de Canal) y regresión de límites para mejorar la U-Net (una arquitectura de red neuronal convolucional) como red profesora. Estas innovaciones tienen como objetivo reducir la redundancia espacial y de canal, expandir el campo receptivo y capturar de manera efectiva información contextual de las imágenes, mejorando así la robustez de la extracción de características y la precisión de los límites en entornos ruidosos. Además, diseñamos un algoritmo de reparación de pseudoetiquetas para mejorar las pseudoetiquetas generadas por la red profesora y utilizamos la destilación de conocimiento para entrenar una red estudiante ligera. Los resultados experimentales demuestran que Semi-SRUnet logra un 88.86% de Intersección sobre Unión promedio (), un 96.64% de Recuperación promedio (), un 91.5% de Precisión promedio (), y un 98.77%, superando a los modelos de vanguardia y ofreciendo un enfoque novedoso para la segmentación y análisis confiable de límites de grano.
Descripción
La segmentación de los límites de grano es crucial para el análisis cuantitativo de las estructuras de grano y la optimización de materiales. Sin embargo, persisten desafíos debido a la interferencia del ruido, altos costos de etiquetado y baja detección. Por lo tanto, proponemos un método semisupervisado llamado Semi-SRUnet, basado en destilación de conocimiento entre profesor y alumno y reparación de pseudoetiquetas para lograr la detección de límites de grano con un pequeño número de etiquetas. Específicamente, el método introduce SCConv (Convolución de Reconstrucción Espacial y de Canal) y regresión de límites para mejorar la U-Net (una arquitectura de red neuronal convolucional) como red profesora. Estas innovaciones tienen como objetivo reducir la redundancia espacial y de canal, expandir el campo receptivo y capturar de manera efectiva información contextual de las imágenes, mejorando así la robustez de la extracción de características y la precisión de los límites en entornos ruidosos. Además, diseñamos un algoritmo de reparación de pseudoetiquetas para mejorar las pseudoetiquetas generadas por la red profesora y utilizamos la destilación de conocimiento para entrenar una red estudiante ligera. Los resultados experimentales demuestran que Semi-SRUnet logra un 88.86% de Intersección sobre Unión promedio (), un 96.64% de Recuperación promedio (), un 91.5% de Precisión promedio (), y un 98.77%, superando a los modelos de vanguardia y ofreciendo un enfoque novedoso para la segmentación y análisis confiable de límites de grano.