Minerals are indispensable for a functioning modern society. Yet, their supply is limited causing a need for optimizing their exploration and extraction both from ores and recyclable materials. Typically, these processes must be meticulously adapted to the precise properties of the processed particles, an extensive characterization of their shapes, appearances as well as the overall material composition. Current approaches perform this analysis based on bulk segmentation and characterization of particles imaged with a micro CT, and rely on rudimentary postprocessing techniques to separate touching particles. However, due to their inability to reliably perform this separation as well as the need to retrain or reconfigure methods for each new image, these approaches leave untapped potential to be leveraged. Here, we propose ParticleSeg3D, an instance segmentation method that is able to extract individual particles from large micro CT images taken from mineral samples embedded in an epoxy matrix. Our approach is based on the powerful nnU-Net framework, introduces a particle size normalization, makes use of a border-core representation to enable instance segmentation and is trained with a large dataset containing particles of numerous different materials and minerals. We demonstrate that ParticleSeg3D can be applied out-of-the box to a large variety of particle types, including materials and appearances that have not been part of the training set. Thus, no further manual annotations and retraining are required when applying the method to new mineral samples, enabling substantially higher scalability of experiments than existing methods. Our code and dataset are made publicly available.


翻译:矿物是现代社会中不可或缺的组成部分。然而其供应有限,因此需要优化从矿石和可回收材料中的勘探与提取过程。通常,这些工艺必须根据所处理颗粒的精确特性进行细致调整,包括对其形状、外观以及整体材料成分的全面表征。现行方法基于显微CT成像颗粒的体素分割与表征进行分析,并依赖基础的后处理技术分离相互接触的颗粒。然而,由于这些方法无法可靠地实现分离,且针对每张新图像都需要重新训练或配置方法,其潜在效能未能得到充分发挥。本文提出ParticleSeg3D实例分割方法,能够从嵌入环氧树脂基质的矿物样本大尺寸显微CT图像中提取单个颗粒。该方法基于强大的nnU-Net框架,引入颗粒尺寸归一化技术,利用边界-核心表征实现实例分割,并通过包含多种不同材料和矿物颗粒的大规模数据集进行训练。我们证明ParticleSeg3D可开箱即用地应用于多种颗粒类型,包括训练集中未覆盖的材料和外观样本。因此,将该方法应用于新矿物样本时无需额外的人工标注和重新训练,相比现有方法实现了更高的实验可扩展性。我们的代码和数据集已公开提供。

0
下载
关闭预览

相关内容

MICRO:IEEE/ACM International Symposium on Microarchitecture Explanation:IEEE/ACM微体系结构国际研讨会。 Publisher:IEEE/ACM。 SIT:https://dblp.uni-trier.de/db/conf/micro/
Linux导论,Introduction to Linux,96页ppt
专知会员服务
82+阅读 · 2020年7月26日
[综述]深度学习下的场景文本检测与识别
专知会员服务
78+阅读 · 2019年10月10日
【哈佛大学商学院课程Fall 2019】机器学习可解释性
专知会员服务
106+阅读 · 2019年10月9日
【SIGGRAPH2019】TensorFlow 2.0深度学习计算机图形学应用
专知会员服务
41+阅读 · 2019年10月9日
【泡泡汇总】CVPR2019 SLAM Paperlist
泡泡机器人SLAM
14+阅读 · 2019年6月12日
Hierarchically Structured Meta-learning
CreateAMind
27+阅读 · 2019年5月22日
Transferring Knowledge across Learning Processes
CreateAMind
29+阅读 · 2019年5月18日
深度自进化聚类:Deep Self-Evolution Clustering
我爱读PAMI
15+阅读 · 2019年4月13日
强化学习的Unsupervised Meta-Learning
CreateAMind
18+阅读 · 2019年1月7日
Unsupervised Learning via Meta-Learning
CreateAMind
44+阅读 · 2019年1月3日
A Technical Overview of AI & ML in 2018 & Trends for 2019
待字闺中
18+阅读 · 2018年12月24日
disentangled-representation-papers
CreateAMind
26+阅读 · 2018年9月12日
【推荐】用Python/OpenCV实现增强现实
机器学习研究会
15+阅读 · 2017年11月16日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2011年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2009年12月31日
TensorMask: A Foundation for Dense Object Segmentation
Arxiv
10+阅读 · 2019年3月28日
VIP会员
最新内容
致命七类无人机:无人机时代的演进型合成兵种
《异构无人水面艇集群作战自主制导算法》130页
相关资讯
【泡泡汇总】CVPR2019 SLAM Paperlist
泡泡机器人SLAM
14+阅读 · 2019年6月12日
Hierarchically Structured Meta-learning
CreateAMind
27+阅读 · 2019年5月22日
Transferring Knowledge across Learning Processes
CreateAMind
29+阅读 · 2019年5月18日
深度自进化聚类:Deep Self-Evolution Clustering
我爱读PAMI
15+阅读 · 2019年4月13日
强化学习的Unsupervised Meta-Learning
CreateAMind
18+阅读 · 2019年1月7日
Unsupervised Learning via Meta-Learning
CreateAMind
44+阅读 · 2019年1月3日
A Technical Overview of AI & ML in 2018 & Trends for 2019
待字闺中
18+阅读 · 2018年12月24日
disentangled-representation-papers
CreateAMind
26+阅读 · 2018年9月12日
【推荐】用Python/OpenCV实现增强现实
机器学习研究会
15+阅读 · 2017年11月16日
相关基金
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2011年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2009年12月31日
Top
微信扫码咨询专知VIP会员