The statistical properties of the density map (DM) approach to counting microbiological objects on images are studied in detail. The DM is given by U$^2$-Net. Two statistical methods for deep neural networks are utilized: the bootstrap and the Monte Carlo (MC) dropout. The detailed analysis of the uncertainties for the DM predictions leads to a deeper understanding of the DM model's deficiencies. Based on our investigation, we propose a self-normalization module in the network. The improved network model, called \textit{Self-Normalized Density Map} (SNDM), can correct its output density map by itself to accurately predict the total number of objects in the image. The SNDM architecture outperforms the original model. Moreover, both statistical frameworks -- bootstrap and MC dropout -- have consistent statistical results for SNDM, which were not observed in the original model. The SNDM efficiency is comparable with the detector-base models, such as Faster and Cascade R-CNN detectors.


翻译:详细研究了密度图(DM)在图象上计数微生物物体的统计特性。DM由$2$-Net提供。对深神经网络使用了两种统计方法:靴子陷阱和蒙特卡洛(Monte Carlo)辍学。对DM预测的不确定性的详细分析导致对DM模型缺陷的更深入了解。根据我们的调查,我们建议在网络中设置一个自我标准化模块。改进后的网络模型,称为\text{自热密度图}(SNDM),可以自行校正其输出密度图,以准确预测图像中物体的总数。SNDM结构超越了原始模型。此外,两个统计框架 -- -- 靴子陷阱和MC辍学 -- 都具有与SNDM相一致的统计结果,这些结果在原始模型中没有观察到。SNDM的效率与探测器基准模型相似,如快速和卡丝卡德R-CN探测器。

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