Accurate and efficient extraction of microstructures in microscopic images of materials plays a critical role in the exploration of structure-property relationships and the optimization of process parameters. Deep learning-based image segmentation techniques that rely on manual annotation are time-consuming and labor-intensive and hardly meet the demand for model transferability and generalization. Segment Anything Model (SAM), a large visual model with powerful deep feature representation and zero-shot generalization capabilities, has provided new solutions for image segmentation. However, directly applying SAM to segmenting microstructures in microscopic images of materials without human annotation cannot achieve the expected results, as the difficulty of adapting its native prompt engineering to the dense and dispersed characteristics of key microstructures in materials microscopy images. In this paper, we propose MatSAM, a general and efficient microstructure extraction solution based on SAM. A new point-based prompts generation strategy is designed, grounded on the distribution and shape of materials microstructures. It generates prompts for different microscopic images, fuses the prompts of the region of interest (ROI) key points and grid key points, and integrates post-processing methods for quantitative characterization of materials microstructures. For common microstructures including grain boundary and phase, MatSAM achieves superior segmentation performance to conventional methods and is even preferable to supervised learning methods evaluated on 18 materials microstructures imaged by the optical microscope (OM) and scanning electron microscope (SEM). We believe that MatSAM can significantly reduce the cost of quantitative characterization of materials microstructures and accelerate the design of new materials.


翻译:材料显微图像中微观结构的准确高效提取,对于探索结构-性能关系及优化工艺参数至关重要。依赖人工标注的深度学习图像分割技术耗时耗力,且难以满足模型迁移性与泛化性的需求。具备强大深度特征表征与零样本泛化能力的大视觉模型Segment Anything Model(SAM)为图像分割提供了新方案。然而,直接将未经过人工标注的SAM应用于材料显微图像中的微观结构分割,无法取得预期效果,原因在于其原生提示工程难以适配材料显微图像中关键微观结构密集离散的分布特征。本文提出MatSAM——一种基于SAM的通用高效微观结构提取方案。我们设计了一种基于材料微观结构分布与形态的新型点提示生成策略,能够针对不同显微图像生成提示,融合感兴趣区域(ROI)关键点与网格关键点的提示,并集成用于材料微观结构定量表征的后处理方法。针对晶界与相界等常见微观结构,MatSAM在18种光学显微镜(OM)与扫描电子显微镜(SEM)成像的材料微观结构评估中,取得了优于传统方法的分割性能,甚至优于监督学习方法。我们相信MatSAM能够显著降低材料微观结构定量表征的成本,加速新材料的设计进程。

0
下载
关闭预览

相关内容

ACM/IEEE第23届模型驱动工程语言和系统国际会议,是模型驱动软件和系统工程的首要会议系列,由ACM-SIGSOFT和IEEE-TCSE支持组织。自1998年以来,模型涵盖了建模的各个方面,从语言和方法到工具和应用程序。模特的参加者来自不同的背景,包括研究人员、学者、工程师和工业专业人士。MODELS 2019是一个论坛,参与者可以围绕建模和模型驱动的软件和系统交流前沿研究成果和创新实践经验。今年的版本将为建模社区提供进一步推进建模基础的机会,并在网络物理系统、嵌入式系统、社会技术系统、云计算、大数据、机器学习、安全、开源等新兴领域提出建模的创新应用以及可持续性。 官网链接:http://www.modelsconference.org/
Linux导论,Introduction to Linux,96页ppt
专知会员服务
82+阅读 · 2020年7月26日
FlowQA: Grasping Flow in History for Conversational Machine Comprehension
专知会员服务
34+阅读 · 2019年10月18日
Stabilizing Transformers for Reinforcement Learning
专知会员服务
60+阅读 · 2019年10月17日
《DeepGCNs: Making GCNs Go as Deep as CNNs》
专知会员服务
32+阅读 · 2019年10月17日
Keras François Chollet 《Deep Learning with Python 》, 386页pdf
专知会员服务
164+阅读 · 2019年10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
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
meta learning 17年:MAML SNAIL
CreateAMind
11+阅读 · 2019年1月2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
STRCF for Visual Object Tracking
统计学习与视觉计算组
15+阅读 · 2018年5月29日
Hierarchical Imitation - Reinforcement Learning
CreateAMind
19+阅读 · 2018年5月25日
Focal Loss for Dense Object Detection
统计学习与视觉计算组
12+阅读 · 2018年3月15日
IJCAI | Cascade Dynamics Modeling with Attention-based RNN
KingsGarden
13+阅读 · 2017年7月16日
国家自然科学基金
13+阅读 · 2017年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
3+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2015年12月31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
1+阅读 · 2014年12月31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 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2014年12月31日
VIP会员
最新内容
基于博弈论的陆军人机协同(长文报告)
专知会员服务
3+阅读 · 今天1:54
美国陆军航空兵:以愿景引领转型
专知会员服务
1+阅读 · 今天1:38
《多域战场上反制小型无人机系统》150页
专知会员服务
14+阅读 · 6月11日
战场人工智能:增强陆地作战能力的发现与要求
以人工智能为中心的指挥控制
专知会员服务
5+阅读 · 6月11日
相关资讯
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
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
meta learning 17年:MAML SNAIL
CreateAMind
11+阅读 · 2019年1月2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
STRCF for Visual Object Tracking
统计学习与视觉计算组
15+阅读 · 2018年5月29日
Hierarchical Imitation - Reinforcement Learning
CreateAMind
19+阅读 · 2018年5月25日
Focal Loss for Dense Object Detection
统计学习与视觉计算组
12+阅读 · 2018年3月15日
IJCAI | Cascade Dynamics Modeling with Attention-based RNN
KingsGarden
13+阅读 · 2017年7月16日
相关基金
国家自然科学基金
13+阅读 · 2017年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
3+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2015年12月31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
1+阅读 · 2014年12月31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 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2014年12月31日
Top
微信扫码咨询专知VIP会员