图像回归任务，如骨矿物密度（BMD）估计和左心室喷射分数（LVEF）预测，在计算机辅助疾病评估中起重要作用。大多数深度回归方法用单一的回归损耗函数训练神经网络，如MSE或L1损耗。在本文中，我们提出了一种用于深度图像回归的第一个对比学习框架，即adacon，其包括通过新颖的自适应边缘对比损耗和回归预测分支的特征学习分支组成。我们的方法包含标签距离关系作为学习特征表示的一部分，这允许在下游回归任务中进行更好的性能。此外，它可以用作即插即用模块，以提高现有回归方法的性能。我们展示了adacon对来自X射线图像的骨矿物密度估计和来自超声心动图象的X射线图像和左心室喷射分数预测的骨矿物密度估计的有效性。 Adacon分别导致MAE在最先进的BMD估计和LVEF预测方法中相对提高3.3％和5.9％。

Left-ventricular ejection fraction (LVEF) is an important indicator of heart failure. Existing methods for LVEF estimation from video require large amounts of annotated data to achieve high performance, e.g. using 10,030 labeled echocardiogram videos to achieve mean absolute error (MAE) of 4.10. Labeling these videos is time-consuming however and limits potential downstream applications to other heart diseases. This paper presents the first semi-supervised approach for LVEF prediction. Unlike general video prediction tasks, LVEF prediction is specifically related to changes in the left ventricle (LV) in echocardiogram videos. By incorporating knowledge learned from predicting LV segmentations into LVEF regression, we can provide additional context to the model for better predictions. To this end, we propose a novel Cyclical Self-Supervision (CSS) method for learning video-based LV segmentation, which is motivated by the observation that the heartbeat is a cyclical process with temporal repetition. Prediction masks from our segmentation model can then be used as additional input for LVEF regression to provide spatial context for the LV region. We also introduce teacher-student distillation to distill the information from LV segmentation masks into an end-to-end LVEF regression model that only requires video inputs. Results show our method outperforms alternative semi-supervised methods and can achieve MAE of 4.17, which is competitive with state-of-the-art supervised performance, using half the number of labels. Validation on an external dataset also shows improved generalization ability from using our method. Our code is available at https://github.com/xmed-lab/CSS-SemiVideo.

Well-annotated medical datasets enable deep neural networks (DNNs) to gain strong power in extracting lesion-related features. Building such large and well-designed medical datasets is costly due to the need for high-level expertise. Model pre-training based on ImageNet is a common practice to gain better generalization when the data amount is limited. However, it suffers from the domain gap between natural and medical images. In this work, we pre-train DNNs on ultrasound (US) domains instead of ImageNet to reduce the domain gap in medical US applications. To learn US image representations based on unlabeled US videos, we propose a novel meta-learning-based contrastive learning method, namely Meta Ultrasound Contrastive Learning (Meta-USCL). To tackle the key challenge of obtaining semantically consistent sample pairs for contrastive learning, we present a positive pair generation module along with an automatic sample weighting module based on meta-learning. Experimental results on multiple computer-aided diagnosis (CAD) problems, including pneumonia detection, breast cancer classification, and breast tumor segmentation, show that the proposed self-supervised method reaches state-of-the-art (SOTA). The codes are available at https://github.com/Schuture/Meta-USCL.

对比度学习最近在无监督的视觉表示学习中显示出巨大的潜力。在此轨道中的现有研究主要集中于图像内不变性学习。学习通常使用丰富的图像内变换来构建正对，然后使用对比度损失最大化一致性。相反，相互影响不变性的优点仍然少得多。利用图像间不变性的一个主要障碍是，尚不清楚如何可靠地构建图像间的正对，并进一步从它们中获得有效的监督，因为没有配对注释可用。在这项工作中，我们提出了一项全面的实证研究，以更好地了解从三个主要组成部分的形象间不变性学习的作用：伪标签维护，采样策略和决策边界设计。为了促进这项研究，我们引入了一个统一的通用框架，该框架支持无监督的内部和间形内不变性学习的整合。通过精心设计的比较和分析，揭示了多个有价值的观察结果：1）在线标签收敛速度比离线标签更快； 2）半硬性样品比硬否定样品更可靠和公正； 3）一个不太严格的决策边界更有利于形象间的不变性学习。借助所有获得的食谱，我们的最终模型（即InterCLR）对多个标准基准测试的最先进的内图内不变性学习方法表现出一致的改进。我们希望这项工作将为设计有效的无监督间歇性不变性学习提供有用的经验。代码：https：//github.com/open-mmlab/mmselfsup。

Contrastive learning applied to self-supervised representation learning has seen a resurgence in recent years, leading to state of the art performance in the unsupervised training of deep image models. Modern batch contrastive approaches subsume or significantly outperform traditional contrastive losses such as triplet, max-margin and the N-pairs loss. In this work, we extend the self-supervised batch contrastive approach to the fully-supervised setting, allowing us to effectively leverage label information. Clusters of points belonging to the same class are pulled together in embedding space, while simultaneously pushing apart clusters of samples from different classes. We analyze two possible versions of the supervised contrastive (SupCon) loss, identifying the best-performing formulation of the loss. On ResNet-200, we achieve top-1 accuracy of 81.4% on the Ima-geNet dataset, which is 0.8% above the best number reported for this architecture. We show consistent outperformance over cross-entropy on other datasets and two ResNet variants. The loss shows benefits for robustness to natural corruptions, and is more stable to hyperparameter settings such as optimizers and data augmentations. Our loss function is simple to implement and reference TensorFlow code is released at https://t.ly/supcon 1 .

Edema is a common symptom of kidney disease, and quantitative measurement of edema is desired. This paper presents a method to estimate the degree of edema from facial images taken before and after dialysis of renal failure patients. As tasks to estimate the degree of edema, we perform pre- and post-dialysis classification and body weight prediction. We develop a multi-patient pre-training framework for acquiring knowledge of edema and transfer the pre-trained model to a model for each patient. For effective pre-training, we propose a novel contrastive representation learning, called weight-aware supervised momentum contrast (WeightSupMoCo). WeightSupMoCo aims to make feature representations of facial images closer in similarity of patient weight when the pre- and post-dialysis labels are the same. Experimental results show that our pre-training approach improves the accuracy of pre- and post-dialysis classification by 15.1% and reduces the mean absolute error of weight prediction by 0.243 kg compared with training from scratch. The proposed method accurately estimate the degree of edema from facial images; our edema estimation system could thus be beneficial to dialysis patients.

在深度学习研究中，自学学习（SSL）引起了极大的关注，引起了计算机视觉和遥感社区的兴趣。尽管计算机视觉取得了很大的成功，但SSL在地球观测领域的大部分潜力仍然锁定。在本文中，我们对在遥感的背景下为计算机视觉的SSL概念和最新发展提供了介绍，并回顾了SSL中的概念和最新发展。此外，我们在流行的遥感数据集上提供了现代SSL算法的初步基准，从而验证了SSL在遥感中的潜力，并提供了有关数据增强的扩展研究。最后，我们确定了SSL未来研究的有希望的方向的地球观察（SSL4EO），以铺平了两个领域的富有成效的相互作用。

为医学图像评估构建准确和强大的人工智能系统，不仅需要高级深度学习模型的研究和设计，还需要创建大型和策划的注释训练示例。然而，构造这种数据集通常非常昂贵 - 由于注释任务的复杂性和解释医学图像所需的高度专业知识（例如，专家放射科医师）。为了对此限制来说，我们提出了一种基于对比学习和在线特征聚类的丰富图像特征自我监督学习方法。为此目的，我们利用各种方式的大超过100,000,000个医学图像的大型训练数据集，包括放射线照相，计算机断层扫描（CT），磁共振（MR）成像和超声检查。我们建议使用这些功能来指导在各种下游任务的监督和混合自我监督/监督制度的模型培训。我们突出了这种策略对射线照相，CT和MR：1的挑战性图像评估问题的许多优点，与最先进的（例如，检测3-7％的AUC升压为3-7％胸部射线照相扫描的异常和脑CT的出血检测）; 2）与使用无预先训练（例如，83％，在培训MR扫描MR扫描中的脑转移的模型时，在训练期间训练期间的模型收敛在训练期间的培训期高达85％。 3）对各种图像增强的鲁棒性增加，例如在场中看到的数据变化的强度变化，旋转或缩放反射。

眼科图像和衍生物，例如视网膜神经纤维层（RNFL）厚度图对于检测和监测眼科疾病至关重要（例如，青光眼）。对于计算机辅助诊断眼疾病，关键技术是自动从眼科图像中提取有意义的特征，这些特征可以揭示与功能视觉丧失相关的生物标志物（例如RNFL变薄模式）。然而，将结构性视网膜损伤与人类视力丧失联系起来的眼科图像的表示，主要是由于患者之间的解剖学变化很大。在存在图像伪像的情况下，这项任务变得更加具有挑战性，由于图像采集和自动细分，这很常见。在本文中，我们提出了一个耐伪造的无监督的学习框架，该框架称为眼科图像的学习表示。 Eyelearn具有一个伪影校正模块，可以学习可以最好地预测无伪影眼镜图像的表示形式。此外，Eyelearn采用聚类引导的对比度学习策略，以明确捕获内部和间形的亲和力。在训练过程中，图像在簇中动态组织，以形成对比样品，其中鼓励在相同或不同的簇中分别学习相似或不同的表示形式。为了评估包冰者，我们使用青光眼患者的现实世界眼科摄影图数据集使用学习的表示形式进行视野预测和青光眼检测。广泛的实验和与最先进方法的比较验证了眼球从眼科图像中学习最佳特征表示的有效性。

自我监督的学习（SSL）通过大量未标记的数据的先知，在各种医学成像任务上取得了出色的性能。但是，对于特定的下游任务，仍然缺乏有关如何选择合适的借口任务和实现细节的指令书。在这项工作中，我们首先回顾了医学成像分析领域中自我监督方法的最新应用。然后，我们进行了广泛的实验，以探索SSL中的四个重要问题用于医学成像，包括（1）自我监督预处理对不平衡数据集的影响，（2）网络体系结构，（3）上游任务对下游任务和下游任务和下游任务的适用性（4）SSL和常用政策用于深度学习的堆叠效果，包括数据重新采样和增强。根据实验结果，提出了潜在的指南，以在医学成像中进行自我监督预处理。最后，我们讨论未来的研究方向并提出问题，以了解新的SSL方法和范式时要注意。

Recent methods for deep metric learning have been focusing on designing different contrastive loss functions between positive and negative pairs of samples so that the learned feature embedding is able to pull positive samples of the same class closer and push negative samples from different classes away from each other. In this work, we recognize that there is a significant semantic gap between features at the intermediate feature layer and class labels at the final output layer. To bridge this gap, we develop a contrastive Bayesian analysis to characterize and model the posterior probabilities of image labels conditioned by their features similarity in a contrastive learning setting. This contrastive Bayesian analysis leads to a new loss function for deep metric learning. To improve the generalization capability of the proposed method onto new classes, we further extend the contrastive Bayesian loss with a metric variance constraint. Our experimental results and ablation studies demonstrate that the proposed contrastive Bayesian metric learning method significantly improves the performance of deep metric learning in both supervised and pseudo-supervised scenarios, outperforming existing methods by a large margin.

人类的情感和心理状态以自动化的方式估计，面临许多困难，包括从差或没有时间分辨率的标签中学习，从很少有数据的数据集中学习（通常是由于机密性约束），并且（非常）很长 - 野外视频。由于这些原因，深度学习方法倾向于过度合适，也就是说，在最终回归任务上获得概括性差的潜在表示。为了克服这一点，在这项工作中，我们介绍了两个互补的贡献。首先，我们引入了一种新型的关系损失，以解决多标签回归和序数问题，该问题规则学习并导致更好的概括。拟议的损失使用标签矢量间歇间信息来通过将批次标签距离与潜在特征空间中的距离进行对齐，从而学习更好的潜在表示。其次，我们利用了两个阶段的注意体系结构，该体系结构通过使用相邻夹中的功能作为时间上下文来估计每个剪辑的目标。我们评估了关于连续影响和精神分裂症严重程度估计问题的提议方法，因为两者之间存在方法论和背景相似之处。实验结果表明，所提出的方法的表现优于所有基准。在精神分裂症的领域中，拟议的方法学优于先前的最先进的利润率，其PCC的PCC绩效高达78％的绩效（85％）（85％），并且比以前的工作高得多（Uplift FiftLift最多40％）。在情感识别的情况下，我们在OMG和AMIGOS数据集上都以CCC为基础的先前基于以前的方法。对于Amigos而言，我们的唤醒和价值分别均优于先前的SOTA CCC，分别为9％和13％，在OMG数据集中，我们的效果均优于先前的视力，唤醒和价值均高达5％。

近年来，随着深度神经网络方法的普及，手术计算机视觉领域经历了相当大的突破。但是，用于培训的标准全面监督方法需要大量的带注释的数据，从而实现高昂的成本；特别是在临床领域。已经开始在一般计算机视觉社区中获得吸引力的自我监督学习（SSL）方法代表了对这些注释成本的潜在解决方案，从而使仅从未标记的数据中学习有用的表示形式。尽管如此，SSL方法在更复杂和有影响力的领域（例如医学和手术）中的有效性仍然有限且未开发。在这项工作中，我们通过在手术计算机视觉的背景下研究了四种最先进的SSL方法（Moco V2，Simclr，Dino，SWAV），以解决这一关键需求。我们对这些方法在cholec80数据集上的性能进行了广泛的分析，以在手术环境理解，相位识别和工具存在检测中为两个基本和流行的任务。我们检查了它们的参数化，然后在半监督设置中相对于训练数据数量的行为。如本工作所述和进行的那样，将这些方法的正确转移到手术中，可以使SSL的一般用途获得可观的性能 - 相位识别率高达7％，而在工具存在检测方面，则具有20％ - 半监督相位识别方法高达14％。该代码将在https://github.com/camma-public/selfsupsurg上提供。

在癌症诊断和病理研究中，组织病理学图像的分类均具有巨大的价值。但是，多种原因（例如由放大因素和阶级失衡引起的变化）使其成为一项艰巨的任务，在许多情况下，从图像标签数据集中学习的常规方法在许多情况下都无法令人满意。我们观察到同一类的肿瘤通常具有共同的形态学模式。为了利用这一事实，我们提出了一种方法，该方法可以学习基于相似性的多尺度嵌入（SMSE），以实现非放大依赖性的组织病理学图像分类。特别是，利用了一对损失和三胞胎损失，以从图像对或图像三联体中学习基于相似性的嵌入。学到的嵌入提供了对图像之间相似性的准确测量，这被认为是组织病理学形态比正常图像特征更有效的表示形式。此外，为了确保生成的模型独立于放大，以不同放大因素获取的图像在学习多尺度嵌入过程中同时被馈送到网络中。除了SMSE之外，我们还消除了类不平衡的影响，而不是使用凭直觉丢弃一些简单样品的硬采矿策略，我们引入了新的增强局灶性损失，以同时惩罚硬误分类的样品，同时抑制了容易分类良好的样品。实验结果表明，与以前的方法相比，SMSE改善了乳腺癌和肝癌的组织病理图像分类任务的性能。特别是，与使用传统功能相比，SMSE在Breakhis基准测试中取得了最佳性能，其改善范围从5％到18％。

胸部射线照相是一种相对便宜，广泛的医疗程序，可传达用于进行诊断决策的关键信息。胸部X射线几乎总是用于诊断呼吸系统疾病，如肺炎或最近的Covid-19。在本文中，我们提出了一个自我监督的深神经网络，其在未标记的胸部X射线数据集上掠夺。学习的陈述转移到下游任务 - 呼吸系统疾病的分类。在四个公共数据集获得的结果表明，我们的方法在不需要大量标记的培训数据的情况下产生竞争力。

有监督的深度学习算法具有自动化筛查，监视和分级的医学图像的巨大潜力。但是，培训表现模型通常需要大量的标记数据，这在医疗领域几乎无法获得。自我监督的对比框架通过首先从未标记的图像中学习来放松这种依赖性。在这项工作中，我们表明使用两种对比方法进行了预处理，即SIMCLR和BYOL，就与年龄相关的黄斑变性（AMD）的临床评估有关深度学习的实用性。在实验中，使用两个大型临床数据集，其中包含7,912名患者的170,427个光学相干断层扫描（OCT）图像，我们评估了从AMD阶段和类型分类到功能性终点的七个下游任务，从七个下游任务进行预处理，从在标签较少的七个任务中，六个任务中有六个显着增加。但是，标准的对比框架具有两个已知的弱点，这些弱点不利于医疗领域的预处理。用于创建正面对比对的几种图像转换不适用于灰度医学扫描。此外，医学图像通常描绘了相同的解剖区域和疾病的严重程度，从而导致许多误导性负面对。为了解决这些问题，我们开发了一种新颖的元数据增强方法，该方法利用了丰富的固有可用患者信息集。为此，我们采用了患者身份，眼睛位置（即左或右）和时间序列数据的记录，以指示典型的不可知的对比关系。通过利用这种经常被忽视的信息，我们元数据增强的对比预处理可带来进一步的好处，并且在下游七个任务中有五个任务中的五个中的五分之一。

自我监督的对比表示学习提供了从未标记的医学数据集中学习有意义的视觉表示的优势，以进行转移学习。但是，将当前的对比度学习方法应用于医疗数据而不考虑其特定区域的解剖学特征可能会导致视觉表示，这些视觉表示在外观和语义上是不一致的。在本文中，我们建议通过解剖学对比度学习（AWCL）改善医学图像的视觉表示，该学习结合了解剖学信息，以以对比度学习方式增强正/阴性对采样。为自动化的胎儿超声成像任务展示了所提出的方法，从而使从解剖学上相似的相同或不同的超声扫描实现了正对，这些扫描在解剖学上相似，可以将其拉在一起，从而改善了表示的学习。我们从经验上研究了与粗粒和细粒度的粒度纳入解剖信息的效果，以进行对比学习，并发现使用细粒度的解剖学信息的学习能够保留阶层内差异比其对应物更有效。我们还分析了解剖比对我们的AWCL框架的影响，发现使用更独特但解剖学上的样品构成阳性对的影响会带来更好的质量表示。大规模胎儿超声数据集的实验表明，我们的方法对学习表征有效，可以很好地转移到三个临床下游任务，并且与受监督的Imagenet和当前的先进对比度学习方法相比，取得了优越的性能。特别是，在跨域分割任务上，AWCL的表现优于Imagenet监督方法，高于13.8％，基于最先进的对比度方法的方法为7.1％。

学习医学图像的视觉表示（例如X射线）是医学图像理解的核心，但由于人类注释的稀缺性，其进步已经阻止了它。现有的工作通常依赖于从成像网预处理传输的微调权重，由于图像特征截然不同，这是次优的，或者是从文本报告数据与医学图像配对的基于规则的标签提取，这是不准确的，难以推广。同时，最近的几项研究表明，从自然图像中学习的对比度学习令人兴奋，但由于它们的高层间相似性，我们发现这些方法对医学图像无济于事。我们提出了Concirt，这是一种替代的无监督策略，通过利用自然存在的配对描述性文本来学习医学视觉表示。我们通过两种模式之间的双向对比度目标对医学图像进行预处理编码的新方法是域，无关，不需要其他专家输入。我们通过将预处理的权重转移到4个医学图像分类任务和2个零射击检索任务中来测试交通，并证明它导致图像表示，在大多数设置中，它们都超过了强大的基线。值得注意的是，在所有4个分类任务中，我们的方法仅需要10 \％标记的培训数据与成像网初始化的对应物，以实现更好或可比的性能，从而证明了卓越的数据效率。

准确且强大的视觉对象跟踪是最具挑战性和最基本的计算机视觉问题之一。它需要在图像序列中估计目标的轨迹，仅给出其初始位置和分段，或者在边界框的形式中粗略近似。判别相关滤波器（DCF）和深度暹罗网络（SNS）被出现为主导跟踪范式，这导致了重大进展。在过去十年的视觉对象跟踪快速演变之后，该调查介绍了90多个DCFS和暹罗跟踪器的系统和彻底审查，基于九个跟踪基准。首先，我们介绍了DCF和暹罗跟踪核心配方的背景理论。然后，我们在这些跟踪范式中区分和全面地审查共享以及具体的开放研究挑战。此外，我们彻底分析了DCF和暹罗跟踪器对九个基准的性能，涵盖了视觉跟踪的不同实验方面：数据集，评估度量，性能和速度比较。通过提出根据我们的分析提出尊重开放挑战的建议和建议来完成调查。

使用超越欧几里德距离的神经网络，深入的Bregman分歧测量数据点的分歧，并且能够捕获分布的发散。在本文中，我们提出了深深的布利曼对视觉表现的对比学习的分歧，我们的目标是通过基于功能Bregman分歧培训额外的网络来提高自我监督学习中使用的对比损失。与完全基于单点之间的分歧的传统对比学学习方法相比，我们的框架可以捕获分布之间的发散，这提高了学习表示的质量。我们展示了传统的对比损失和我们提出的分歧损失优于基线的结合，并且最先前的自我监督和半监督学习的大多数方法在多个分类和对象检测任务和数据集中。此外，学习的陈述在转移到其他数据集和任务时概括了良好。源代码和我们的型号可用于补充，并将通过纸张释放。