Improving the accuracy of segmentation masks using a generative-adversarial network model

Cover Page

Cite item

Abstract

Masks obtained using the deep learning model Mask R-CNN may in some cases contain fragmented contours, uneven boundaries, false fusions of adjacent objects, and areas with missed segmentation. The more detection objects in the image and the smaller their size, the more often various types of defects in their masks are encountered. Examples of such images include aerial photographs of cottage and garden associations and cooperatives characterized by high building density. To correct these defects, it is proposed to use a generative adversarial network model that performs post-processing of the predicted Mask R-CNN masks.A qualitative assessment of the model formed in the work demonstrated that it is capable of restoring the integrity of contours at an acceptable level, filling in missing areas, and separating erroneously merged objects. Quantitative analysis using the IoU, precision, recall, and F1-score metrics showed a statistically significant improvement in the segmentation quality compared to the original Mask R-CNN masks. The obtained results confirmed that the proposed approach allows to increase the accuracy of the formation of object masks to a level that satisfies the requirements of their practical application in automated aerial photograph analysis systems.

About the authors

Igor Victorovich Vinokurov

Financial University under the Government of the Russian Federation

Email: igvvinokurov@fa.ru
Candidate of Technical Sciences (PhD), Associate Professor at the Financial University under the Government of the Russian Federation. Research interests: information systems, information technologies, data processing technologies

References

  1. Vinokurov I. V. „Using the Mask R-CNN model for segmentation of real estate objects in aerial photographs“, Program Systems: Theory and Applications, 16:1(64) (2025), pp. 3–44.
  2. G. Cohen, R. Giryes. Generative adversarial networks, 2024, 28 pp.
  3. P. Isola, J.-Y. Zhu, T. Zhou, A. A. Efros. Image-to-image translation with conditional adversarial networks, 2016, 17 pp.
  4. T.-C. Wang, M.-Y. Liu, J.-Y. Zhu, A. Tao, J. Kautz, B. Catanzaro. High-resolution image synthesis and semantic manipulation with conditional GANs, 2017, 14 pp.
  5. C.-H. Lee, Z. Liu, L. Wu, P. Luo. MaskGAN: Towards diverse and interactive facial image manipulation, 2019, 20 pp.
  6. Y. Xue, T. Xu, H. Zhang, L. Rodney Long, X. Huang. SegAN: Adversarial network with multi-scale $L_1$ loss for medical image segmentation, 2017, 9 pp.
  7. X. Chen, C. Xu, X. Yang, D. Tao. Attention-GAN for object transfiguration in wild images, 2018, 18 pp.
  8. J.-Y. Zhu, T. Park, P. Isola, A. A. Efros. Unpaired image-to-image translation using cycle-consistent adversarial networks, 2017, 18 pp.
  9. J. Gong, J. Xu, X. Tan, J. Zhou, Y. Qu, Y. Xie, L. Ma. Boundary-aware geometric encoding for semantic segmentation of point clouds, 2021, 9 pp.
  10. L. Xu, M. Gabbouj. Revisiting generative adversarial networks for binary semantic segmentation on imbalanced datasets, 2024, 14 pp.
  11. R. Abdelfattah, X. Wang, S. Wang. JPLGAN: Generative adversarial networks for power-line segmentation in aerial images, 2022, 11 pp.
  12. B. Benjdira, Y. Bazi, A. Koubaa, K. Ouni. „Unsupervised domain adaptation using generative adversarial networks for semantic segmentation of aerial images“, Remote Sens., 11:11 (2019), 1369, 23 pp.
  13. A. Kulkarni, T. Mohandoss, D. Northrup, E. Mwebaze, H. Alemohammad. Semantic segmentation of medium-resolution satellite imagery using conditional generative adversarial networks, 2020, 7 pp.
  14. Q. H. Le, K. Youcef-Toumi, D. Tsetserukou, A. Jahanian. GAN Mask R-CNN: Instance semantic segmentation benefits from generative adversarial networks, 2020, 13 pp.
  15. A. Radford, L. Metz, S. Chintala. Unsupervised representation learning with deep convolutional generative adversarial networks, 2016, 16 pp.
  16. O. Ronneberger, Ph. Fischer, Th. Brox. U-Net: Convolutional networks for biomedical image segmentation, 2015, 8 pp.
  17. T. Karras, S. Laine, T. Aila. A style-based generator architecture for generative adversarial networks, 2018, 12 pp.
  18. T. Karras, T. Aila, S. Laine, J. Lehtinen. Progressive growing of GANs for improved quality, stability, and variation, 2017, 26 pp.
  19. M. Mirza, S. Osindero. Conditional generative adversarial nets, 2014, 7 pp.
  20. T. Miyato, T. Kataoka, M. Koyama, Y. Yoshida. Spectral normalization for generative adversarial networks, 2018, 26 pp.
  21. I. Gulrajani, F. Ahmed, M. Arjovsky, V. Dumoulin, A. C. Courville. Improved training of Wasserstein GANs, 2017, 20 pp.
  22. H. Zhang, I. Goodfellow, D. Metaxas, A. Odena. Self-attention generative adversarial networks, 2019, 10 pp.
  23. H. Chen. „An improved Douglas-Peucker algorithm applied in coastline generalization“, Fourth International Conference on Geology, Mapping, and Remote Sensing (ICGMRS 2023) (14–16 April 2023, Wuhan, China), Proc. SPIE, vol. 12978, 2024.

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML


Creative Commons License
This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License.

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».