Reconstruction of 3D Microstructures from 2D Images via Transfer Learning

人工智能 计算机科学 特征(语言学) 卷积神经网络 模式识别(心理学) 学习迁移 深度学习 计算机视觉 哲学 语言学
作者
Ramin Bostanabad
出处
期刊:Computer Aided Design [Elsevier BV]
卷期号:128: 102906-102906 被引量:73
标识
DOI:10.1016/j.cad.2020.102906
摘要

Computational analysis, modeling, and prediction of many phenomena in materials require a three-dimensional (3D) microstructure sample that embodies the salient features of the material system under study. Since acquiring 3D microstructural images is expensive and time-consuming, an alternative approach is to extrapolate a 2D image (aka exemplar) into a virtual 3D sample and thereafter use the 3D image in the analyses and design. In this paper, we introduce an efficient and novel approach based on transfer learning to accomplish this extrapolation-based reconstruction for a wide range of microstructures including alloys, porous media, and polycrystalline. We cast the reconstruction task as an optimization problem where a random 3D image is iteratively refined to match its microstructural features to those of the exemplar. VGG19, a pre-trained deep convolutional neural network, constitutes the backbone of this optimization where it is used to obtain the microstructural features and construct the objective function. By augmenting the architecture of VGG19 with a permutation operator, we enable it to take 3D images as inputs and generate a collection of 2D features that approximate an underlying 3D feature map. We demonstrate the applications of our approach with nine examples on various microstructure samples and image types (grayscale, binary, and RGB). As measured by independent statistical metrics, our approach ensures the statistical equivalency between the 3D reconstructed samples and the corresponding 2D exemplar quite well.

科研通智能强力驱动
Strongly Powered by AbleSci AI
科研通是完全免费的文献互助平台,具备全网最快的应助速度,最高的求助完成率。 对每一个文献求助,科研通都将尽心尽力,给求助人一个满意的交代。
实时播报
slsdianzi完成签到,获得积分10
刚刚
Rachel完成签到 ,获得积分10
刚刚
wbshore完成签到,获得积分10
1秒前
贪玩的秋柔应助AmyHu采纳,获得10
2秒前
王王王发布了新的文献求助10
2秒前
冷傲白容完成签到,获得积分10
3秒前
patty完成签到,获得积分10
4秒前
林北bei完成签到,获得积分10
4秒前
6秒前
耍酷的冷雪完成签到,获得积分10
9秒前
sls完成签到,获得积分10
10秒前
vitamin完成签到 ,获得积分0
11秒前
阿达完成签到,获得积分10
12秒前
lemon完成签到 ,获得积分10
13秒前
冷静妙海完成签到 ,获得积分10
15秒前
木雨亦潇潇完成签到,获得积分0
18秒前
Huang完成签到 ,获得积分0
19秒前
风雨晴鸿完成签到 ,获得积分10
20秒前
22秒前
上帝的宠儿完成签到,获得积分10
24秒前
Horizon完成签到,获得积分10
26秒前
2025晨晨完成签到 ,获得积分10
26秒前
Hao发布了新的文献求助20
27秒前
amanda发布了新的文献求助10
35秒前
马登完成签到,获得积分10
38秒前
zyx完成签到,获得积分10
39秒前
zm完成签到 ,获得积分10
39秒前
42秒前
Xiuxiu完成签到,获得积分10
42秒前
hyxu678完成签到,获得积分10
49秒前
文献互助1发布了新的文献求助10
51秒前
2025迷完成签到 ,获得积分10
56秒前
amanda完成签到,获得积分10
57秒前
李雅琳完成签到 ,获得积分10
1分钟前
Hao完成签到,获得积分10
1分钟前
老实的乐儿完成签到 ,获得积分10
1分钟前
1分钟前
5433完成签到 ,获得积分10
1分钟前
大胆的鲂发布了新的文献求助10
1分钟前
1分钟前
高分求助中
(应助此贴封号)【重要!!请各用户(尤其是新用户)详细阅读】【科研通的精品贴汇总】 10000
Developing Genetic Editing Tools for Lysobacter 2000
卤化钙钛矿人工突触的研究 2000
Моделирование процессов самоорганизации в кристаллообразующих системах 1000
History of U.S. Space Surveillance and Satellite Cataloging 1000
Malcolm Fraser : a biography 700
Signals, Systems, and Signal Processing 610
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 医学 生物 纳米技术 工程类 有机化学 化学工程 生物化学 计算机科学 物理 内科学 复合材料 催化作用 物理化学 光电子学 电极 细胞生物学 基因 无机化学
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 6515710
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 8308720
关于积分的说明 17757529
捐赠科研通 5617661
什么是DOI,文献DOI怎么找? 2925117
邀请新用户注册赠送积分活动 1902093
关于科研通互助平台的介绍 1763452