准确的视网膜血管分割是许多计算机辅助诊断系统的重要任务。然而,由于眼睛的复杂血管结构,它仍然是一个具有挑战性的问题。最近提出了许多血管分割方法,但需要更多的研究来处理薄薄和微小血管的细分。为了解决这个问题,我们提出了一种新的深度学习管道,结合了残留致密净块的效率以及剩余挤压和励磁块。我们在实验上验证了我们在三个数据集中的方法,并表明我们的管道优于最新的现有技术,以评估小血管的捕获度量相关的敏感度量。
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人类生理学中的各种结构遵循特异性形态,通常在非常细的尺度上表达复杂性。这种结构的例子是胸前气道,视网膜血管和肝血管。可以观察到可以观察到可以观察到可以观察到可以观察到空间排列的磁共振成像(MRI),计算机断层扫描(CT),光学相干断层扫描(OCT)等医学成像模式(MRI),计算机断层扫描(CT),可以观察到空间排列的大量2D和3D图像的集合。这些结构在医学成像中的分割非常重要,因为对结构的分析提供了对疾病诊断,治疗计划和预后的见解。放射科医生手动标记广泛的数据通常是耗时且容易出错的。结果,在过去的二十年中,自动化或半自动化的计算模型已成为医学成像的流行研究领域,迄今为止,许多计算模型已经开发出来。在这项调查中,我们旨在对当前公开可用的数据集,细分算法和评估指标进行全面审查。此外,讨论了当前的挑战和未来的研究方向。
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The lack of efficient segmentation methods and fully-labeled datasets limits the comprehensive assessment of optical coherence tomography angiography (OCTA) microstructures like retinal vessel network (RVN) and foveal avascular zone (FAZ), which are of great value in ophthalmic and systematic diseases evaluation. Here, we introduce an innovative OCTA microstructure segmentation network (OMSN) by combining an encoder-decoder-based architecture with multi-scale skip connections and the split-attention-based residual network ResNeSt, paying specific attention to OCTA microstructural features while facilitating better model convergence and feature representations. The proposed OMSN achieves excellent single/multi-task performances for RVN or/and FAZ segmentation. Especially, the evaluation metrics on multi-task models outperform single-task models on the same dataset. On this basis, a fully annotated retinal OCTA segmentation (FAROS) dataset is constructed semi-automatically, filling the vacancy of a pixel-level fully-labeled OCTA dataset. OMSN multi-task segmentation model retrained with FAROS further certifies its outstanding accuracy for simultaneous RVN and FAZ segmentation.
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大多数现有的基于深度学习的方法用于血管分割的方法忽略了视网膜血管的两个重要方面,一个是船只的定向信息,另一个是整个基底区域的上下文信息。在本文中,我们提出了一个强大的方向和上下文纠缠的网络(称为OCE-NET),该网络具有提取血管的复杂方向和上下文信息的能力。为了实现复杂的方向,提出了动态复杂方向意识卷积(DCOA Conv),以提取具有多种取向的复杂血管,以改善血管连续性。为了同时捕获全球上下文信息并强调重要的本地信息,开发了一个全球和局部融合模块(GLFM),以同时对船舶的长距离依赖性进行建模,并将足够的关注放在局部薄船上。提出了一种新颖的方向和上下文纠缠的非本地(OCE-NL)模块,以将方向和上下文信息纠缠在一起。此外,提出了不平衡的注意模块(UARM)来处理背景,厚和薄容器的不平衡像素数量。在几个常用的数据集(驱动器,凝视和ChasceB1)和一些更具挑战性的数据集(AV Wide,UOA-DR,RFMID和UK BioBANK)上进行了广泛的实验。消融研究表明,所提出的方法在保持薄血管的连续性方面取得了有希望的性能,比较实验表明,我们的OCE-NET可以在视网膜血管分割上实现最新性能。
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眼底图像中血管的自动分割可以帮助分析视网膜脉管系统的状况,这对于确定各种全身性疾病(如高血压,糖尿病等)至关重要大量参数化,因此在实际应用中使用有限。本文提出了Itermiunet,这是一种新的基于轻量级卷积的细分模型,需要更少的参数,但提供了类似于现有模型的性能。该模型利用了ITERNET体系结构的出色分割功能,但通过将Miunet模型的编码器解码器结合在其中克服了严重的参数化性质。因此,新模型可减少参数,而不会与网络的深度进行任何妥协,这对于在深模型中学习抽象的层次概念是必不可少的。这种轻巧的分割模型可以加快训练和推理时间的速度,并且在数据稀缺的医疗领域可能会有所帮助,因此,大量参数化的模型往往过于拟合。在三个公开可用的数据集上评估了所提出的模型:驱动器,凝视和Chase-DB1。还进行了进一步的交叉培训和评估者之间的变异性评估。提出的模型具有很大的潜力,可以用作早期诊断许多疾病的工具。
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深度学习已被广​​泛用于医学图像分割,并且录制了录制了该领域深度学习的成功的大量论文。在本文中,我们使用深层学习技术对医学图像分割的全面主题调查。本文进行了两个原创贡献。首先,与传统调查相比,直接将深度学习的文献分成医学图像分割的文学,并为每组详细介绍了文献,我们根据从粗略到精细的多级结构分类目前流行的文献。其次,本文侧重于监督和弱监督的学习方法,而不包括无监督的方法,因为它们在许多旧调查中引入而且他们目前不受欢迎。对于监督学习方法,我们分析了三个方面的文献:骨干网络的选择,网络块的设计,以及损耗功能的改进。对于虚弱的学习方法,我们根据数据增强,转移学习和交互式分割进行调查文献。与现有调查相比,本调查将文献分类为比例不同,更方便读者了解相关理由,并将引导他们基于深度学习方法思考医学图像分割的适当改进。
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视网膜脉管系统的研究是筛查和诊断许多疾病的基本阶段。完整的视网膜血管分析需要将视网膜的血管分为动脉和静脉(A/V)。早期自动方法在两个顺序阶段接近这些分割和分类任务。但是,目前,这些任务是作为联合语义分割任务处理的,因为分类结果在很大程度上取决于血管分割的有效性。在这方面,我们提出了一种新的方法,用于从眼睛眼睛图像中对视网膜A/V进行分割和分类。特别是,我们提出了一种新颖的方法,该方法与以前的方法不同,并且由于新的损失,将联合任务分解为针对动脉,静脉和整个血管树的三个分割问题。这种配置允许直观地处理容器交叉口,并直接提供不同靶血管树的精确分割罩。提供的关于公共视网膜图血管树提取(RITE)数据集的消融研究表明,所提出的方法提供了令人满意的性能,尤其是在不同结构的分割中。此外,与最新技术的比较表明,我们的方法在A/V分类中获得了高度竞争的结果,同时显着改善了血管分割。提出的多段方法允许检测更多的血管,并更好地分割不同的结构,同时实现竞争性分类性能。同样,用这些术语来说,我们的方法优于各种参考作品的方法。此外,与以前的方法相比,该方法允许直接检测到容器交叉口,并在这些复杂位置保留A/V的连续性。
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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。
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新的SARS-COV-2大流行病也被称为Covid-19一直在全世界蔓延,导致生活猖獗。诸如CT,X射线等的医学成像在通过呈现器官功能的视觉表示来诊断患者时起着重要作用。然而,对于任何分析这种扫描的放射科学家是一种乏味且耗时的任务。新兴的深度学习技术展示了它的优势,在分析诸如Covid-19等疾病和病毒的速度更快的诊断中有助于帮助。在本文中,提出了一种基于自动化的基于深度学习的模型CoVID-19层级分割网络(CHS-Net),其用作语义层次分段器,以通过使用两个级联的CT医学成像来识别来自肺轮廓的Covid-19受感染的区域剩余注意力撤销U-NET(RAIU-Net)模型。 Raiu-net包括具有频谱空间和深度关注网络(SSD)的剩余成立U-Net模型,该网络(SSD)是由深度可分离卷积和混合池(MAX和频谱池)的收缩和扩展阶段开发的,以有效地编码和解码语义和不同的分辨率信息。 CHS-NET接受了分割损失函数的培训,该损失函数是二进制交叉熵损失和骰子损失的平均值,以惩罚假阴性和假阳性预测。将该方法与最近提出的方法进行比较,并使用标准度量评估,如准确性,精度,特异性,召回,骰子系数和jaccard相似度以及与Gradcam ++和不确定性地图的模型预测的可视化解释。随着广泛的试验,观察到所提出的方法优于最近提出的方法,并有效地将Covid-19受感染的地区进行肺部。
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深度学习技术的进步为生物医学图像分析应用产生了巨大的贡献。随着乳腺癌是女性中最致命的疾病,早期检测是提高生存能力的关键手段。如超声波的医学成像呈现出色器官功能的良好视觉表现;然而,对于任何分析这种扫描的放射科学家,这种扫描是挑战和耗时,这延迟了诊断过程。虽然提出了各种深度学习的方法,但是通过乳房超声成像介绍了具有最有效的残余交叉空间关注引导u-Net(RCA-IUnet)模型的最小训练参数,以进一步改善肿瘤分割不同肿瘤尺寸的分割性能。 RCA-IUNET模型跟随U-Net拓扑,剩余初始化深度可分离卷积和混合池(MAX池和光谱池)层。此外,添加了交叉空间注意滤波器以抑制无关的特征并专注于目标结构。建议模型的分割性能在使用标准分割评估指标的两个公共数据集上验证,其中它表现出其他最先进的分段模型。
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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。
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由于不规则的病变界限,病变与背景之间的对比度较差,以及伪影之间的对比度,皮肤病的自动分割是一种具有挑战性的任务。在这项工作中,提出了一种新的卷积神经网络的方法,用于皮肤病变分割。在这项工作中,提出了一种新型多尺度特征提取模块,用于提取更多辨别特征,以处理与复杂的皮肤病变有关的挑战;该模块嵌入在UNET中,替换标准架构中的卷积层。此外,在这项工作中,两个不同的关注机制完善了编码器提取的特征和后ups采样的特征。使用两个公开的数据集进行评估,包括ISBI2017和ISIC2018数据集。该方法报告了ISBI2017数据集中的准确性,召回和JSI,97.5%,94.29%,91.16%,95.92%,95.92%,95.37%,95.37%,91.52%在ISIC2018数据集。它在各个竞争中表现出现有的方法和排名的模型。
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机器学习和计算机视觉技术近年来由于其自动化,适合性和产生惊人结果的能力而迅速发展。因此,在本文中,我们调查了2014年至2022年之间发表的关键研究,展示了不同的机器学习算法研究人员用来分割肝脏,肝肿瘤和肝脉管结构的研究。我们根据感兴趣的组织(肝果,肝肿瘤或肝毒剂)对被调查的研究进行了划分,强调了同时解决多个任务的研究。此外,机器学习算法被归类为受监督或无监督的,如果属于某个方案的工作量很大,则将进一步分区。此外,对文献和包含上述组织面具的网站发现的不同数据集和挑战进行了彻底讨论,强调了组织者的原始贡献和其他研究人员的贡献。同样,在我们的评论中提到了文献中过度使用的指标,这强调了它们与手头的任务的相关性。最后,强调创新研究人员应对需要解决的差距的关键挑战和未来的方向,例如许多关于船舶分割挑战的研究的稀缺性以及为什么需要早日处理他们的缺席。
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近年来,基于复杂的卷积神经网络架构的越来越复杂的方法一直在缓慢推动良好的基准数据集的性能。在本文中,我们返回返回检查真正需要这种复杂性。我们呈现RC-Net,一个完全卷积的网络,其中每层过滤器数量被优化,以减少特征重叠和复杂性。我们还使用跳过连接来将空间信息丢失保持为最小,通过将网络中的汇集操作保持到最小。在我们的实验中使用了两个公开的视网膜血管分段数据集。在我们的实验中,RC-Net是非常有竞争力的,表现优于替代方案的分割方法,具有两种甚至三个数量级的训练参数。
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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。
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需要连续监测足部溃疡愈合,以确保给定治疗的功效并避免任何恶化。脚下溃疡分割是伤口诊断的重要步骤。我们开发了一种模型,其精神与良好的编码器编码器和残留卷积神经网络相似。我们的模型包括剩余的连接以及在每个卷积块中集成的通道和空间注意力。一种基于贴剂训练,测试时间增加以及对获得预测的多数投票的简单方法,导致了卓越的性能。我们的模型没有利用任何容易获得的骨干架构,在类似的外部数据集或任何转移学习技术上进行预训练。与用于足球溃疡细分任务的可用最新模型相比,网络参数的总数约为500万,这使其成为一个显着的轻巧模型。我们的实验在斑块级和图像级别上呈现了结果。我们的模型应用于Miccai 2021的公开脚步溃疡细分(Fuseg)挑战数据集,就骰子相似性得分而言,最先进的图像级绩效为88.22%,在官方挑战排行榜中排名第二。我们还展示了一个非常简单的解决方案,可以将其与更高级的体系结构进行比较。
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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。
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人行道表面数据的获取和评估在路面条件评估中起着至关重要的作用。在本文中,提出了一个称为RHA-NET的自动路面裂纹分割的有效端到端网络,以提高路面裂纹分割精度。 RHA-NET是通过将残留块(重阻)和混合注意块集成到编码器架构结构中来构建的。这些重组用于提高RHA-NET提取高级抽象特征的能力。混合注意块旨在融合低级功能和高级功能,以帮助模型专注于正确的频道和裂纹区域,从而提高RHA-NET的功能表现能力。构建并用于训练和评估所提出的模型的图像数据集,其中包含由自设计的移动机器人收集的789个路面裂纹图像。与其他最先进的网络相比,所提出的模型在全面的消融研究中验证了添加残留块和混合注意机制的功能。此外,通过引入深度可分离卷积生成的模型的轻加权版本可以更好地实现性能和更快的处理速度,而U-NET参数数量的1/30。开发的系统可以在嵌入式设备Jetson TX2(25 fps)上实时划分路面裂纹。实时实验拍摄的视频将在https://youtu.be/3xiogk0fig4上发布。
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卷积神经网络(CNN)的深度学习体系结构在计算机视野领域取得了杰出的成功。 CNN构建的编码器架构U-Net在生物医学图像分割方面取得了重大突破,并且已在各种实用的情况下应用。但是,编码器部分中每个下采样层和简单堆积的卷积的平等设计不允许U-NET从不同深度提取足够的特征信息。医学图像的复杂性日益增加为现有方法带来了新的挑战。在本文中,我们提出了一个更深层,更紧凑的分裂注意U形网络(DCSAU-NET),该网络有效地利用了基于两个新颖框架的低级和高级语义信息:主要功能保护和紧凑的分裂注意力堵塞。我们评估了CVC-ClinicDB,2018 Data Science Bowl,ISIC-2018和SEGPC-2021数据集的建议模型。结果,DCSAU-NET在联合(MIOU)和F1-SOCRE的平均交点方面显示出比其他最先进的方法(SOTA)方法更好的性能。更重要的是,提出的模型在具有挑战性的图像上表现出了出色的细分性能。我们的工作代码以及更多技术细节,请访问https://github.com/xq141839/dcsau-net。
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光学相干断层扫描(OCT)有助于眼科医生评估黄斑水肿,流体的积累以及微观分辨率的病变。视网膜流体的定量对于OCT引导的治疗管理是必需的,这取决于精确的图像分割步骤。由于对视网膜流体的手动分析是一项耗时,主观和容易出错的任务,因此对快速和健壮的自动解决方案的需求增加了。在这项研究中,提出了一种名为Retifluidnet的新型卷积神经结构,用于多级视网膜流体分割。该模型受益于层次表示使用新的自适应双重注意(SDA)模块的纹理,上下文和边缘特征的学习,多个基于自适应的Skip Connections(SASC)以及一种新颖的多尺度深度自我监督学习(DSL)方案。拟议的SDA模块中的注意机制使该模型能够自动提取不同级别的变形感知表示,并且引入的SASC路径进一步考虑了空间通道相互依存,以串联编码器和解码器单元,从而提高了表示能力。还使用包含加权版本的骰子重叠和基于边缘的连接损失的联合损失函数进行了优化的retifluidnet,其中将多尺度局部损失的几个分层阶段集成到优化过程中。该模型根据三个公开可用数据集进行验证:润饰,Optima和Duke,并与几个基线进行了比较。数据集的实验结果证明了在视网膜OCT分割中提出的模型的有效性,并揭示了建议的方法比现有的最新流体分割算法更有效,以适应各种图像扫描仪器记录的视网膜OCT扫描。
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