Generally, microscopy image analysis in biology relies on the segmentation of individual nuclei, using a dedicated stained image, to identify individual cells. However stained nuclei have drawbacks like the need for sample preparation, and specific equipment on the microscope but most importantly, and as it is in most cases, the nuclear stain is not relevant to the biological questions of interest but is solely used for the segmentation task. In this study, we used non-stained brightfield images for nuclei segmentation with the advantage that they can be acquired on any microscope from both live or fixed samples and do not necessitate specific sample preparation. Nuclei semantic segmentation from brightfield images was obtained, on four distinct cell lines with U-Net-based architectures. We tested systematically deep pre-trained encoders to identify the best performing in combination with the different neural network architectures used. Additionally, two distinct and effective strategies were employed for instance segmentation, followed by thorough instance evaluation. We obtained effective semantic and instance segmentation of nuclei in brightfield images from standard test sets as well as from very diverse biological contexts triggered upon treatment with various small molecule inhibitor. The code used in this study was made public to allow further use by the community.

由于图像的复杂性和活细胞的时间变化，来自明亮场光显微镜图像的活细胞分割具有挑战性。最近开发的基于深度学习（DL）的方法由于其成功和有希望的结果而在医学和显微镜图像分割任务中变得流行。本文的主要目的是开发一种基于U-NET的深度学习方法，以在明亮场传输光学显微镜中分割HeLa系的活细胞。为了找到适合我们数据集的最合适的体系结构，提出了剩余的注意U-net，并将其与注意力和简单的U-NET体系结构进行了比较。注意机制突出了显着的特征，并抑制了无关图像区域中的激活。残余机制克服了消失的梯度问题。对于简单，注意力和剩余的关注U-NET，我们数据集的平均值得分分别达到0.9505、0.9524和0.9530。通过将残留和注意机制应用在一起，在平均值和骰子指标中实现了最准确的语义分割结果。应用的分水岭方法适用于这种最佳的（残留的关注）语义分割结果，使每个单元格的特定信息进行了分割。

我们分享了我们最近的发现，以试图培训通用分割网络的各种细胞类型和成像方式。我们的方法建立在广义的U-NET体系结构上，该体系结构允许单独评估每个组件。我们修改了传统的二进制培训目标，以包括三个类以进行直接实例细分。进行了有关培训方案，培训设置，网络骨架和各个模块的详细实验。我们提出的培训方案依次从每个数据集中吸取小匹配，并且在优化步骤之前积累了梯度。我们发现，培训通用网络的关键是所有数据集上的历史监督，并且有必要以公正的方式对每个数据集进行采样。我们的实验还表明，可能存在共同的特征来定义细胞类型和成像方式的细胞边界，这可以允许应用训练有素的模型完全看不见的数据集。一些培训技巧可以进一步提高细分性能，包括交叉渗透损失功能中的班级权重，精心设计的学习率调度程序，较大的图像作物以进行上下文信息以及不平衡类别的其他损失条款。我们还发现，由于它们更可靠的统计估计和更高的语义理解，分割性能可以受益于组规范化层和缺陷的空间金字塔池模块。我们参与了在IEEE国际生物医学成像研讨会（ISBI）2021举行的第六个细胞跟踪挑战（CTC）。我们的方法被评估为在主要曲目的初始提交期间，作为最佳亚军，并在额外的竞争中获得了第三名，以准备摘要出版物。

内窥镜图像通常包含几个伪像。伪影显着影响图像分析导致计算机辅助诊断。卷积神经网络（CNNS），一种深度学习，可以去除这样的伪像。已经提出了各种架构，用于CNNS，并且伪像去除的准确性根据架构的选择而变化。因此，需要根据所选择的架构确定伪影删除精度。在这项研究中，我们专注于内窥镜手术器械作为伪影，并使用七种不同的CNN架构确定和讨论伪影去除精度。

X-ray imaging technology has been used for decades in clinical tasks to reveal the internal condition of different organs, and in recent years, it has become more common in other areas such as industry, security, and geography. The recent development of computer vision and machine learning techniques has also made it easier to automatically process X-ray images and several machine learning-based object (anomaly) detection, classification, and segmentation methods have been recently employed in X-ray image analysis. Due to the high potential of deep learning in related image processing applications, it has been used in most of the studies. This survey reviews the recent research on using computer vision and machine learning for X-ray analysis in industrial production and security applications and covers the applications, techniques, evaluation metrics, datasets, and performance comparison of those techniques on publicly available datasets. We also highlight some drawbacks in the published research and give recommendations for future research in computer vision-based X-ray analysis.

组织学图像中核和腺体的实例分割是用于癌症诊断，治疗计划和生存分析的计算病理学工作流程中的重要一步。随着现代硬件的出现，大规模质量公共数据集的最新可用性以及社区组织的宏伟挑战已经看到了自动化方法的激增，重点是特定领域的挑战，这对于技术进步和临床翻译至关重要。在这项调查中，深入分析了过去五年（2017-2022）中发表的原子核和腺体实例细分的126篇论文，进行了深入分析，讨论了当前方法的局限性和公开挑战。此外，提出了潜在的未来研究方向，并总结了最先进方法的贡献。此外，还提供了有关公开可用数据集的概括摘要以及关于说明每种挑战的最佳性能方法的巨大挑战的详细见解。此外，我们旨在使读者现有研究的现状和指针在未来的发展方向上开发可用于临床实践的方法，从而可以改善诊断，分级，预后和癌症的治疗计划。据我们所知，以前没有工作回顾了朝向这一方向的组织学图像中的实例细分。

从侵入性冠状动脉造影（ICA）中准确提取冠状动脉（ICA）在临床决策中对于冠状动脉疾病的诊断和风险分层（CAD）很重要。在这项研究中，我们开发了一种使用深度学习来自动提取冠状动脉腔的方法。方法。提出了一个深度学习模型U-NET 3+，其中包含了全面的跳过连接和深度监督，以自动从ICAS中自动提取冠状动脉。在这个新型的冠状动脉提取框架中采用了转移学习和混合损失功能。结果。使用了一个包含从210名患者获得的616个ICA的数据集。在技​​术评估中，U-NET 3+的骰子得分为0.8942，灵敏度为0.8735，高于U-NET ++（骰子得分：0.8814：0.8814，灵敏度为0.8331）和U-net（骰子分数） ：0.8799，灵敏度为0.8305）。结论。我们的研究表明，U-NET 3+优于其他分割框架，用于自动从ICA中提取冠状动脉。该结果表明了临床使用的巨大希望。

Image segmentation is a key topic in image processing and computer vision with applications such as scene understanding, medical image analysis, robotic perception, video surveillance, augmented reality, and image compression, among many others. Various algorithms for image segmentation have been developed in the literature. Recently, due to the success of deep learning models in a wide range of vision applications, there has been a substantial amount of works aimed at developing image segmentation approaches using deep learning models. In this survey, we provide a comprehensive review of the literature at the time of this writing, covering a broad spectrum of pioneering works for semantic and instance-level segmentation, including fully convolutional pixel-labeling networks, encoder-decoder architectures, multi-scale and pyramid based approaches, recurrent networks, visual attention models, and generative models in adversarial settings. We investigate the similarity, strengths and challenges of these deep learning models, examine the most widely used datasets, report performances, and discuss promising future research directions in this area.

不工会是骨科诊所面临的针对技术困难和高成本拍摄骨间毛细血管面临的挑战之一。细分容器和填充毛细血管对于理解毛细血管生长遇到的障碍至关重要。但是，现有用于血管分割的数据集主要集中在人体的大血管上，缺乏标记的毛细管图像数据集极大地限制了血管分割和毛细血管填充的方法论开发和应用。在这里，我们提出了一个名为IFCIS-155的基准数据集，由155个2D毛细管图像组成，该图像具有分割边界和由生物医学专家注释的血管填充物，以及19个大型高分辨率3D 3D毛细管图像。为了获得更好的骨间毛细血管图像，我们利用最先进的免疫荧光成像技术来突出骨间毛细血管的丰富血管形态。我们进行全面的实验，以验证数据集和基准测试深度学习模型的有效性（\ eg UNET/UNET ++和修改后的UNET/UNET ++）。我们的工作提供了一个基准数据集，用于培训毛细管图像细分的深度学习模型，并为未来的毛细管研究提供了潜在的工具。 IFCIS-155数据集和代码均可在\ url {https://github.com/ncclabsustech/ifcis-55}上公开获得。

Medical image segmentation is an actively studied task in medical imaging, where the precision of the annotations is of utter importance towards accurate diagnosis and treatment. In recent years, the task has been approached with various deep learning systems, among the most popular models being U-Net. In this work, we propose a novel strategy to generate ensembles of different architectures for medical image segmentation, by leveraging the diversity (decorrelation) of the models forming the ensemble. More specifically, we utilize the Dice score among model pairs to estimate the correlation between the outputs of the two models forming each pair. To promote diversity, we select models with low Dice scores among each other. We carry out gastro-intestinal tract image segmentation experiments to compare our diversity-promoting ensemble (DiPE) with another strategy to create ensembles based on selecting the top scoring U-Net models. Our empirical results show that DiPE surpasses both individual models as well as the ensemble creation strategy based on selecting the top scoring models.

细胞个体化对数字病理图像分析具有重要作用。深度学习被认为是用于实例分割任务的有效工具，包括细胞个性化。然而，深度学习模型的精度依赖于大规模的无偏见数据集和手动像素级注释，这是劳动密集型的。此外，大多数深度学习的应用已经开发用于加工肿瘤数据。为了克服这些挑战，i）我们建立了一个管道，以合成具有所提供的点注释的像素级标签;ii）我们测试了一项集体深度学习算法，以对神经数据进行细胞个体化。结果表明，所提出的方法成功地分离了物体级和像素水平的神经元细胞，平均检测精度为0.93。

随着深度学习方法的进步，如深度卷积神经网络，残余神经网络，对抗网络的进步。 U-Net架构最广泛利用生物医学图像分割，以解决目标区域或子区域的识别和检测的自动化。在最近的研究中，基于U-Net的方法在不同应用中显示了最先进的性能，以便在脑肿瘤，肺癌，阿尔茨海默，乳腺癌等疾病的早期诊断和治疗中发育计算机辅助诊断系统等，使用各种方式。本文通过描述U-Net框架来提出这些方法的成功，然后通过执行1）型号的U-Net变体进行综合分析，2）模特内分类，建立更好的见解相关的挑战和解决方案。此外，本文还强调了基于U-Net框架在持续的大流行病，严重急性呼吸综合征冠状病毒2（SARS-COV-2）中的贡献也称为Covid-19。最后，分析了这些U-Net变体的优点和相似性以及生物医学图像分割所涉及的挑战，以发现该领域的未来未来的研究方向。

Accurate segmentation of live cell images has broad applications in clinical and research contexts. Deep learning methods have been able to perform cell segmentations with high accuracy; however developing machine learning models to do this requires access to high fidelity images of live cells. This is often not available due to resource constraints like limited accessibility to high performance microscopes or due to the nature of the studied organisms. Segmentation on low resolution images of live cells is a difficult task. This paper proposes a method to perform live cell segmentation with low resolution images by performing super-resolution as a pre-processing step in the segmentation pipeline.

口腔上皮发育不良（OED）是对口腔的病变给出的恶性肿瘤性组织病理学诊断。预测OED等级或情况是否将转型给恶性肿瘤对于早期检测和适当的治疗至关重要。 OED通常从上皮的下三分之一开始，然后以等级的严重程度向上逐步开始，因此我们提出了分割上皮层，除了单独的细胞核之外，还可以使研究人员能够评估级别/恶性预测的重要层种形态特征。我们呈现悬停网+，深度学习框架，以同时分段（和分类）核和（内部）在H＆E染色的载玻片中的核和（内）上皮层。所提出的架构由编码器分支和四个解码器分支组成，用于同时对上皮层的核和语义分割的同时分段。我们表明，拟议的模型在两个任务中实现了最先进的（SOTA）性能，而与每个任务的先前的SOTA方法相比，没有额外的成本。据我们所知，我们的是同时核实例分割和语义组织分割的第一种方法，具有用于其他类似同时任务的计算病理和对恶性预测的研究。

视频分析的图像分割在不同的研究领域起着重要作用，例如智能城市，医疗保健，计算机视觉和地球科学以及遥感应用。在这方面，最近致力于发展新的细分策略;最新的杰出成就之一是Panoptic细分。后者是由语义和实例分割的融合引起的。明确地，目前正在研究Panoptic细分，以帮助获得更多对视频监控，人群计数，自主驾驶，医学图像分析的图像场景的更细致的知识，以及一般对场景更深入的了解。为此，我们介绍了本文的首次全面审查现有的Panoptic分段方法，以获得作者的知识。因此，基于所采用的算法，应用场景和主要目标的性质，执行现有的Panoptic技术的明确定义分类。此外，讨论了使用伪标签注释新数据集的Panoptic分割。继续前进，进行消融研究，以了解不同观点的Panoptic方法。此外，讨论了适合于Panoptic分割的评估度量，并提供了现有解决方案性能的比较，以告知最先进的并识别其局限性和优势。最后，目前对主题技术面临的挑战和吸引不久的将来吸引相当兴趣的未来趋势，可以成为即将到来的研究研究的起点。提供代码的文件可用于：https：//github.com/elharroussomar/awesome-panoptic-egation

本文提出了第二版的头部和颈部肿瘤（Hecktor）挑战的概述，作为第24届医学图像计算和计算机辅助干预（Miccai）2021的卫星活动。挑战由三个任务组成与患有头颈癌（H＆N）的患者的PET / CT图像的自动分析有关，专注于oropharynx地区。任务1是FDG-PET / CT图像中H＆N主肿瘤肿瘤体积（GTVT）的自动分割。任务2是来自同一FDG-PET / CT的进展自由生存（PFS）的自动预测。最后，任务3与任务2的任务2与参与者提供的地面真理GTVT注释相同。这些数据从六个中心收集，总共325个图像，分为224个培训和101个测试用例。通过103个注册团队和448个结果提交的重要参与，突出了对挑战的兴趣。在第一任务中获得0.7591的骰子相似度系数（DSC），分别在任务2和3中的0.7196和0.6978的一致性指数（C-Index）。在所有任务中，发现这种方法的简单性是确保泛化性能的关键。 PFS预测性能在任务2和3中的比较表明，提供GTVT轮廓对于实现最佳结果，这表明可以使用完全自动方法。这可能避免了对GTVT轮廓的需求，用于可重复和大规模的辐射瘤研究的开头途径，包括千元潜在的受试者。

医疗图像分割有助于计算机辅助诊断，手术和治疗。数字化组织载玻片图像用于分析和分段腺，核和其他生物标志物，这些标志物进一步用于计算机辅助医疗应用中。为此，许多研究人员开发了不同的神经网络来对组织学图像进行分割，主要是这些网络基于编码器编码器体系结构，并且还利用了复杂的注意力模块或变压器。但是，这些网络不太准确地捕获相关的本地和全局特征，并在多个尺度下具有准确的边界检测，因此，我们提出了一个编码器折叠网络，快速注意模块和多损耗函数（二进制交叉熵（BCE）损失的组合） ，焦点损失和骰子损失）。我们在两个公开可用数据集上评估了我们提出的网络的概括能力，用于医疗图像分割Monuseg和Glas，并胜过最先进的网络，在Monuseg数据集上提高了1.99％的提高，而GLAS数据集则提高了7.15％。实施代码可在此链接上获得：https：//bit.ly/histoseg

小儿肌肉骨骼系统的临床诊断依赖于医学成像检查的分析。在医学图像处理管道中，使用深度学习算法的语义分割使人可以自动生成患者特定的三维解剖模型，这对于形态学评估至关重要。但是，小儿成像资源的稀缺性可能导致单个深层分割模型的准确性和泛化性能降低。在这项研究中，我们建议设计一个新型的多任务多任务多域学习框架，在该框架中，单个分割网络对由解剖学的不同部分产生的多个数据集进行了优化。与以前的方法不同，我们同时考虑多个强度域和分割任务来克服小儿数据的固有稀缺性，同时利用成像数据集之间的共享特征。为了进一步提高概括能力，我们从自然图像分类中采用了转移学习方案，以及旨在在共享表示中促进域特异性群集的多尺度对比正则化，以及多连接解剖学先验来执行解剖学上一致的预测。我们评估了使用脚踝，膝盖和肩关节的三个稀缺和小儿成像数据集进行骨分割的贡献。我们的结果表明，所提出的方法在骰子指标中的表现优于个人，转移和共享分割方案，并具有统计学上足够的利润。拟议的模型为智能使用成像资源和更好地管理小儿肌肉骨骼疾病提供了新的观点。

研究细胞形态的时间变化对于了解细胞迁移机制至关重要。在这项工作中，我们向基于深度的学习的工作流程到嵌入3D胶原矩阵中的分段癌细胞并与相位对比显微镜进行成像。我们的方法使用转移学习和经常性卷积的长期存储单元来利用过去的时间信息并提供一致的分段结果。最后，我们提出了一种研究癌细胞形态学的几何表征方法。我们的方法及时提供稳定的结果，它对不同的重量初始化或培训数据采样具有强大。我们为2D单元分割和跟踪引入了新的注释数据集，以及打开源实现，以复制实验或使其适应新的图像处理问题。

精确的仪器分割辅助外科医生更容易导航身体并提高患者安全性。虽然在实时的准确跟踪外科手术仪器在微创的计算机辅助手术中起着至关重要的作用，但这是一个具有挑战性的任务，主要是由于1个复杂的外科环境和2）模型设计，具有最佳的精度和速度。深度学习使我们有机会从大型手术场景环境和在现实世界的情景中学习复杂的环境和这些仪器的展示位置。稳健的医疗仪器分割2019挑战（鲁棒MIS）在不同的临床环境中提供了超过10,000帧的手术工具。在本文中，我们使用轻量级单级实例分段模型，辅助卷积块注意模块，用于实现更快和准确的推理。我们通过数据增强和最佳锚定本地化策略进一步提高了准确性。据我们所知，这是第一个明确关注实时性能和提高准确性的工作。我们在强大的策略中进行了彻底的最高团队表演，对基于区域的公制MI_DSC和距离的公制MI_DSD有超过44％。我们还展示了我们最终方法的不同但竞争变种的实时性能（> 60帧框架）。