Recently, due to the increasing requirements of medical imaging applications and the professional requirements of annotating medical images, few-shot learning has gained increasing attention in the medical image semantic segmentation field. To perform segmentation with limited number of labeled medical images, most existing studies use Proto-typical Networks (PN) and have obtained compelling success. However, these approaches overlook the query image features extracted from the proposed representation network, failing to preserving the spatial connection between query and support images. In this paper, we propose a novel self-supervised few-shot medical image segmentation network and introduce a novel Cycle-Resemblance Attention (CRA) module to fully leverage the pixel-wise relation between query and support medical images. Notably, we first line up multiple attention blocks to refine more abundant relation information. Then, we present CRAPNet by integrating the CRA module with a classic prototype network, where pixel-wise relations between query and support features are well recaptured for segmentation. Extensive experiments on two different medical image datasets, e.g., abdomen MRI and abdomen CT, demonstrate the superiority of our model over existing state-of-the-art methods.

深度学习在计算机视觉方面取得了巨大的成功，而由于数据注释的稀缺性，医疗图像细分（MIS）仍然是一个挑战。几次分割的元学习技术（meta-fs）已被广泛用于应对这一挑战，而它们忽略了查询图像和支持集之间可能的分配变化。相比之下，经验丰富的临床医生可以通过从查询图像中借用信息，然后相应地对其（她）先前的认知模型进行微调或校准。在此灵感的启发下，我们提出了一种Q-NET，这是一种质疑的Meta-FSS方法，它在精神上模仿了专家临床医生的学习机制。我们基于ADNET构建Q-NET，这是一种最近提出的异常检测启发方法。具体而言，我们将两个查询信息的计算模块添加到ADNET中，即一个查询信息的阈值适应模块和一个查询信息的原型细化模块。将它们与特征提取模块的双路扩展相结合，Q-NET在两个广泛使用的数据集上实现了最先进的性能，分别由腹部MR图像和心脏MR图像组成。我们的作品通过利用查询信息来改善元FSS技术的新颖方法。

很少有语义细分旨在识别一个看不见类别的对象区域，只有几个带注释的示例作为监督。几次分割的关键是在支持图像和查询图像之间建立牢固的语义关系，并防止过度拟合。在本文中，我们提出了一个有效的多相似性超关联网络（MSHNET），以解决几个射击语义分割问题。在MSHNET中，我们提出了一种新的生成原型相似性（GPS），与余弦相似性可以在支持图像和查询图像之间建立牢固的语义关系。基于全局特征的本地生成的原型相似性在逻辑上与基于本地特征的全局余弦相似性互补，并且可以通过同时使用两个相似性来更全面地表达查询图像和受支持图像之间的关系。此外，我们提出了MSHNET中的对称合并块（SMB），以有效合并多层，多弹射和多相似性超相关特征。 MSHNET是基于相似性而不是特定类别特征而构建的，这些特征可以实现更一般的统一性并有效地减少过度拟合。在两个基准的语义分割数据集Pascal-5i和Coco-20i上，MSHNET在1次和5次语义分段任务上实现了新的最先进的表演。

Few-shot semantic segmentation aims to learn to segment new object classes with only a few annotated examples, which has a wide range of real-world applications. Most existing methods either focus on the restrictive setting of one-way few-shot segmentation or suffer from incomplete coverage of object regions. In this paper, we propose a novel few-shot semantic segmentation framework based on the prototype representation. Our key idea is to decompose the holistic class representation into a set of part-aware prototypes, capable of capturing diverse and fine-grained object features. In addition, we propose to leverage unlabeled data to enrich our part-aware prototypes, resulting in better modeling of intra-class variations of semantic objects. We develop a novel graph neural network model to generate and enhance the proposed part-aware prototypes based on labeled and unlabeled images. Extensive experimental evaluations on two benchmarks show that our method outperforms the prior art with a sizable margin.

很少有分割的目的是仅给出少数标记的样品，旨在细分看不见的级对象。原型学习，支持功能通过平均全局和局部对象信息产生单个原型，在FSS中已广泛使用。但是，仅利用原型矢量可能不足以代表所有训练数据的功能。为了提取丰富的特征并做出更精确的预测，我们提出了一个多相似性和注意力网络（MSANET），包括两个新型模块，一个多相似性模块和一个注意模块。多相似模块利用支持图像和查询图像的多个特征图来估计准确的语义关系。注意模块指示网络专注于相关的信息。该网络在标准FSS数据集，Pascal-5i 1-Shot，Pascal-5i 5-Shot，Coco-20i 1-Shot和Coco-20i 5-Shot上进行了测试。具有RESNET-101骨架的MSANET可在所有4基准测试数据集中达到最先进的性能，而平均交叉点（MIOU）为69.13％，73.99％，51.09％，56.80％。代码可在https://github.com/aivresearch/msanet上获得

几次拍摄的语义分割旨在将新颖的类对象分段为仅具有少数标记的支持图像。大多数高级解决方案利用度量学习框架，通过将每个查询功能与学习的类特定的原型匹配来执行分段。然而，由于特征比较不完整，该框架遭受了偏见的分类。为了解决这个问题，我们通过引入类别特定的和类别不可知的原型来提出自适应原型表示，从而构建与查询功能学习语义对齐的完整样本对。互补特征学习方式有效地丰富了特征比较，并有助于在几次拍摄设置中产生一个非偏见的分段模型。它用双分支端到端网络（\即，特定于类分支和类别不可知分支）实现，它生成原型，然后组合查询特征以执行比较。此外，所提出的类别无神不可话的分支简单而且有效。在实践中，它可以自适应地为查询图像生成多种类别 - 不可知的原型，并以自我对比方式学习特征对齐。广泛的Pascal-5 $ ^ i $和Coco-20 $ ^ i $展示了我们方法的优越性。在不牺牲推理效率的费用中，我们的模型实现了最先进的，导致1-Shot和5-Shot Settings进行语义分割。

少量分割旨在培训一个分割模型，可以快速适应具有少量示例的新型课程。传统的训练范例是学习对从支持图像的特征上的查询图像进行预测。以前的方法仅利用支持图像的语义级原型作为条件信息。这些方法不能利用用于查询预测的所有像素 - WISE支持信息，这对于分割任务来说是至关重要的。在本文中，我们专注于利用支持和查询图像之间的像素方面的关系来促进几次拍摄分段任务。我们设计一种新颖的循环一致的变压器（Cyctr）模块，将像素天然气支持功能聚合到查询中。 Cyctr在来自不同图像的特征之间进行跨关注，即支持和查询图像。我们观察到可能存在意外的无关像素级支持特征。直接执行跨关注可以将这些功能从支持汇总到查询和偏置查询功能。因此，我们建议使用新的循环一致的注意机制来滤除可能的有害支持特征，并鼓励查询功能从支持图像上参加最富有信息的像素。所有几次分割基准测试的实验表明，与以前的最先进的方法相比，我们所提出的Cyctr导致显着的改进。具体而言，在Pascal-$ 5 ^ i $和20 ^ i $ datasets上，我们达到了66.6％和45.6％的5次分割，优于以前的最先进方法分别为4.6％和7.1％。

Despite the remarkable success of existing methods for few-shot segmentation, there remain two crucial challenges. First, the feature learning for novel classes is suppressed during the training on base classes in that the novel classes are always treated as background. Thus, the semantics of novel classes are not well learned. Second, most of existing methods fail to consider the underlying semantic gap between the support and the query resulting from the representative bias by the scarce support samples. To circumvent these two challenges, we propose to activate the discriminability of novel classes explicitly in both the feature encoding stage and the prediction stage for segmentation. In the feature encoding stage, we design the Semantic-Preserving Feature Learning module (SPFL) to first exploit and then retain the latent semantics contained in the whole input image, especially those in the background that belong to novel classes. In the prediction stage for segmentation, we learn an Self-Refined Online Foreground-Background classifier (SROFB), which is able to refine itself using the high-confidence pixels of query image to facilitate its adaptation to the query image and bridge the support-query semantic gap. Extensive experiments on PASCAL-5$^i$ and COCO-20$^i$ datasets demonstrates the advantages of these two novel designs both quantitatively and qualitatively.

Semantic segmentation assigns a class label to each image pixel. This dense prediction problem requires large amounts of manually annotated data, which is often unavailable. Few-shot learning aims to learn the pattern of a new category with only a few annotated examples. In this paper, we formulate the few-shot semantic segmentation problem from 1-way (class) to N-way (classes). Inspired by few-shot classification, we propose a generalized framework for few-shot semantic segmentation with an alternative training scheme. The framework is based on prototype learning and metric learning. Our approach outperforms the baselines by a large margin and shows comparable performance for 1-way few-shot semantic segmentation on PASCAL VOC 2012 dataset.

很少有分段旨在学习一个细分模型，该模型可以推广到只有几个培训图像的新课程。在本文中，我们提出了一个交叉引用和局部全球条件网络（CRCNET），以进行几次分割。与以前仅预测查询图像掩码的作品不同，我们提出的模型同时对支持图像和查询图像进行了预测。我们的网络可以更好地在两个图像中使用交叉引用机制找到同时出现的对象，从而有助于少量分割任务。为了进一步改善功能比较，我们开发了一个局部全球条件模块，以捕获全球和本地关系。我们还开发了一个掩模修补模块，以重新完善前景区域的预测。Pascal VOC 2012，MS Coco和FSS-1000数据集的实验表明，我们的网络实现了新的最新性能。

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。

深度神经网络通常需要准确和大量注释，以在医学图像分割中实现出色的性能。单次分割和弱监督学习是有前途的研究方向，即通过仅从一个注释图像学习新类并利用粗标签来降低标签努力。以前的作品通常未能利用解剖结构并遭受阶级不平衡和低对比度问题。因此，我们为3D医学图像分割的创新框架提供了一次性和弱监督的设置。首先，提出了一种传播重建网络，以基于不同人体中的解剖模式类似的假设将来自注释体积的划痕投射到未标记的3D图像。然后，双级功能去噪模块旨在基于解剖结构和像素级别来改进涂鸦。在将涂鸦扩展到伪掩码后，我们可以使用嘈杂的标签培训策略培训新课程的分段模型。一个腹部的实验和一个头部和颈部CT数据集显示所提出的方法对最先进的方法获得显着改善，即使在严重的阶级不平衡和低对比度下也能够稳健地执行。

在医学图像分析中需要进行几次学习的能力是对支持图像数据的有效利用，该数据被标记为对新类进行分类或细分新类，该任务否则需要更多的培训图像和专家注释。这项工作描述了一种完全3D原型的几种分段算法，因此，训练有素的网络可以有效地适应培训中缺乏的临床有趣结构，仅使用来自不同研究所的几个标记图像。首先，为了弥补机构在新型类别的情节适应中的广泛认识的空间变异性，新型的空间注册机制被整合到原型学习中，由分割头和空间对齐模块组成。其次，为了帮助训练观察到的不完美比对，提出了支持掩模调节模块，以进一步利用支持图像中可用的注释。使用589个骨盆T2加权MR图像的数据集分割了八个对介入计划的解剖结构的应用，该实验是针对介入八个机构的八个解剖结构的应用。结果证明了3D公式中的每种，空间登记和支持掩模条件的功效，所有这些条件都独立或集体地做出了积极的贡献。与先前提出的2D替代方案相比，不管支持数据来自相同还是不同的机构，都具有统计学意义的少量分割性能。

Few-shot segmentation aims to devise a generalizing model that segments query images from unseen classes during training with the guidance of a few support images whose class tally with the class of the query. There exist two domain-specific problems mentioned in the previous works, namely spatial inconsistency and bias towards seen classes. Taking the former problem into account, our method compares the support feature map with the query feature map at multi scales to become scale-agnostic. As a solution to the latter problem, a supervised model, called as base learner, is trained on available classes to accurately identify pixels belonging to seen classes. Hence, subsequent meta learner has a chance to discard areas belonging to seen classes with the help of an ensemble learning model that coordinates meta learner with the base learner. We simultaneously address these two vital problems for the first time and achieve state-of-the-art performances on both PASCAL-5i and COCO-20i datasets.

现有的少数射击分段方法基于支持 - 引人入胜的匹配框架取得了巨大进展。但是，他们仍然受到所提供的少量支撑的覆盖率有限的覆盖范围。由简单的格式塔原理激励，即属于同一对象的像素比同一班级的不同对象的像素更相似，我们提出了一种新颖的自支撑匹配策略来减轻此问题，该策略使用查询原型来匹配查询功能查询原型是从高信心查询预测中收集的。该策略可以有效地捕获查询对象的一致潜在特性，从而符合查询功能。我们还提出了一个自适应的自支持背景原型生成模块和自支撑损失，以进一步促进自支撑匹配过程。我们的自支撑网络大大提高了原型质量，更强的骨架和更多支持，并在多个数据集上实现了SOTA。代码位于\ url {https://github.com/fanq15/ssp}。

在视觉识别任务中，很少的学习需要在很少的支持示例中学习对象类别的能力。鉴于深度学习的发展，它的重新流行主要是图像分类。这项工作着重于几片语义细分，这仍然是一个未开发的领域。最近的一些进步通常仅限于单级少量分段。在本文中，我们首先介绍了一个新颖的多通道（类）编码和解码体系结构，该体系结构有效地将多尺度查询信息和多类支持信息融合到一个查询支持嵌入中。多级分割直接在此嵌入后解码。为了获得更好的特征融合，在体系结构中提出了多层注意机制，其中包括对支持功能调制的关注和多尺度组合的注意力。最后，为了增强嵌入式空间学习，引入了一个额外的像素度量学习模块，并在输入图像的像素级嵌入式上提出了三重损失。对标准基准Pascal-5i和Coco-20i进行的广泛实验显示了我们方法对最新技术的明显好处

集成多模式数据以改善医学图像分析，最近受到了极大的关注。但是，由于模态差异，如何使用单个模型来处理来自多种模式的数据仍然是一个开放的问题。在本文中，我们提出了一种新的方案，以实现未配对多模式医学图像的更好的像素级分割。与以前采用模式特异性和模态共享模块的以前方法不同，以适应不同方式的外观差异，同时提取共同的语义信息，我们的方法基于具有精心设计的外部注意模块（EAM）的单个变压器来学习在训练阶段，结构化的语义一致性（即语义类表示及其相关性）。在实践中，可以通过分别在模态级别和图像级别实施一致性正则化来逐步实现上述结构化语义一致性。采用了提出的EAM来学习不同尺度表示的语义一致性，并且一旦模型进行了优化，就可以丢弃。因此，在测试阶段，我们只需要为所有模态预测维护一个变压器，这可以很好地平衡模型的易用性和简单性。为了证明所提出的方法的有效性，我们对两个医学图像分割方案进行了实验：（1）心脏结构分割，（2）腹部多器官分割。广泛的结果表明，所提出的方法的表现优于最新方法，甚至通过极有限的训练样本（例如1或3个注释的CT或MRI图像）以一种特定的方式来实现竞争性能。

我们解决了几次拍摄语义分割（FSS）的问题，该问题旨在通过一些带有一些注释的样本分段为目标图像中的新型类对象。尽管通过结合基于原型的公制学习来进行最近的进步，但由于其特征表示差，现有方法仍然显示出在极端内部对象变化和语义相似的类别对象下的有限性能。为了解决这个问题，我们提出了一种针对FSS任务定制的双重原型对比学习方法，以有效地捕获代表性的语义。主要思想是通过增加阶级距离来鼓励原型更差异，同时减少了原型特征空间中的课堂距离。为此，我们首先向类别特定的对比丢失丢失具有动态原型字典，该字典字典存储在训练期间的类感知原型，从而实现相同的类原型和不同的类原型是不同的。此外，我们通过压缩每集内语义类的特征分布来提高类别无话的对比损失，以提高未经看不见的类别的概念能力。我们表明，所提出的双重原型对比学习方法优于Pascal-5i和Coco-20i数据集的最先进的FSS方法。该代码可用于：https：//github.com/kwonjunn01/dpcl1。

Despite the great progress made by deep CNNs in image semantic segmentation, they typically require a large number of densely-annotated images for training and are difficult to generalize to unseen object categories. Few-shot segmentation has thus been developed to learn to perform segmentation from only a few annotated examples. In this paper, we tackle the challenging few-shot segmentation problem from a metric learning perspective and present PANet, a novel prototype alignment network to better utilize the information of the support set. Our PANet learns classspecific prototype representations from a few support images within an embedding space and then performs segmentation over the query images through matching each pixel to the learned prototypes. With non-parametric metric learning, PANet offers high-quality prototypes that are representative for each semantic class and meanwhile discriminative for different classes. Moreover, PANet introduces a prototype alignment regularization between support and query. With this, PANet fully exploits knowledge from the support and provides better generalization on few-shot segmentation. Significantly, our model achieves the mIoU score of 48.1% and 55.7% on PASCAL-5 i for 1-shot and 5-shot settings respectively, surpassing the state-of-the-art method by 1.8% and 8.6%.

深度学习极大地提高了语义细分的性能，但是，它的成功依赖于大量注释的培训数据的可用性。因此，许多努力致力于域自适应语义分割，重点是将语义知识从标记的源域转移到未标记的目标域。现有的自我训练方法通常需要多轮训练，而基于对抗训练的另一个流行框架已知对超参数敏感。在本文中，我们提出了一个易于训练的框架，该框架学习了域自适应语义分割的域不变原型。特别是，我们表明域的适应性与很少的学习共享一个共同的角色，因为两者都旨在识别一些从大量可见数据中学到的知识的看不见的数据。因此，我们提出了一个统一的框架，用于域适应和很少的学习。核心思想是使用从几个镜头注释的目标图像中提取的类原型来对源图像和目标图像的像素进行分类。我们的方法仅涉及一个阶段训练，不需要对大规模的未经通知的目标图像进行培训。此外，我们的方法可以扩展到域适应性和几乎没有射击学习的变体。关于适应GTA5到CITYSCAPES和合成景观的实验表明，我们的方法实现了对最先进的竞争性能。