CT图像中的金属艺术品可能会破坏图像质量并干扰诊断。最近,已经提出了许多基于深度学习的CT金属艺术品减少(MAR)方法。目前的深阵方法可能会对域间隙问题进行烦恼,其中在模拟数据上培训的方法不能在实际数据上表现良好。在这项工作中,我们通过实验研究了两个图像域监督方法,两个双域监管方法和牙科数据集和躯干数据集的两个图像域无监视方法,以探索是否存在域间隙问题或被克服。我们发现I-DL-MAR和Dudonet对躯干数据集的实际数据有效,指示域间隙问题已解决。但是,没有调查方法在牙科数据集的实际数据上表现令人满意。基于实验结果,我们进一步分析了每个方法和数据集的域间隙问题的原因,这可能有利于改善现有方法或设计新的方法。调查结果表明,深阵方法中的域间隙问题仍有待解决。
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高密度物体(例如金属植入物和牙科填充物)的存在可以在计算机断层扫描(CT)图像中引入严重的条纹样伪像,从而极大地限制了随后的诊断。尽管已经提出了用于减少金属伪像的各种基于神经网络的方法(MAR),但由于对正式域中的全球环境的利用有限,图像域引入的次生伪像,它们的性能通常不佳,并且需要精确的次要伪像。金属面具。为了解决这些问题,本文探讨了在辛图和图像域中在MAR中的快速傅立叶卷积,并提出了MAR的傅立叶双域网络,称为FD-MAR。具体而言,我们首先提出了一个傅立叶曲调恢复网络,该网络可以利用辛克图范围内的接受环境来填充来自未腐败区域的金属腐败区域,因此对金属痕迹是可靠的。其次,我们在图像域中提出了一个傅立叶细化网络,该网络可以通过探索整个图像范围的上下文信息以局部到全球的方式来完善重建的图像。结果,拟议的FD-MAR可以探索MAR的正式和图像范围的接收场。通过通过复合损失函数优化FD-MAR,广泛的实验结果证明了拟议的FD-MAR在定量指标和视觉比较方面的优越性优于最先进的MAR方法。值得注意的是,FD-MAR不需要精确的金属口罩,这在临床常规中非常重要。
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在计算断层摄影(CT)成像过程中,患者内的金属植入物总是造成有害伪影,这对重建的CT图像的视觉质量产生了负面影响,并且对随后的临床诊断产生负面影响。对于金属伪影减少(MAR)任务,基于深度学习的方法取得了有希望的表现。然而,大多数主要共享两个主要常见限制:1)CT物理成像几何约束是完全融入深网络结构中的; 2)整个框架对特定MAR任务具有薄弱的可解释性;因此,难以评估每个网络模块的作用。为了减轻这些问题,在本文中,我们构建了一种新的可解释的双域网络,称为Indudonet +,CT成像过程被精细地嵌入到其中。具体地说,我们推出了一个联合空间和氡域重建模型,并提出了一种仅具有简单操作员的优化算法来解决它。通过将所提出的算法中涉及的迭代步骤展开到相应的网络模块中,我们可以轻松地构建Indudonet +,以明确的解释性。此外,我们分析了不同组织之间的CT值,并将现有的观察合并到Endudonet +的现有网络中,这显着提高了其泛化性能。综合数据和临床数据的综合实验证实了所提出的方法的优越性以及超出当前最先进(SOTA)MAR方法的卓越概括性性能。代码可用于\ url {https://github.com/hongwang01/indududonet_plus}。
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金属伪影校正是锥形束计算机断层扫描(CBCT)扫描中的一个具有挑战性的问题。插入解剖结构的金属植入物在重建图像中导致严重的伪影。广泛使用的基于介入的金属伪像减少(MAR)方法需要对投影中的金属痕迹进行分割,这是一项艰巨的任务。一种方法是使用深度学习方法来细分投影中的金属。但是,深度学习方法的成功受到现实培训数据的可用性的限制。由于植入物边界和大量预测,获得可靠的地面真相注释是充满挑战和耗时的。我们建议使用X射线模拟从临床CBCT扫描中生成合成金属分割训练数据集。我们比较具有不同数量的光子的仿真效果,还比较了几种培训策略以增加可用数据。我们将模型在真实临床扫描中的性能与常规阈值MAR和最近的深度学习方法进行比较。我们表明,具有相对较少光子的模拟适用于金属分割任务,并且用全尺寸和裁剪的投影训练深度学习模型共同提高了模型的鲁棒性。我们显示出受严重运动,体素尺寸下采样和落水量金属影响的图像质量的显着改善。我们的方法可以轻松地在现有的基于投影的MAR管道中实现,以提高图像质量。该方法可以为准确分割CBCT投影中的金属提供新的范式。
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这项工作提出了一个新颖的框架CISFA(对比图像合成和自我监督的特征适应),该框架建立在图像域翻译和无监督的特征适应性上,以进行跨模式生物医学图像分割。与现有作品不同,我们使用单方面的生成模型,并在输入图像的采样贴片和相应的合成图像之间添加加权贴片对比度损失,该图像用作形状约束。此外,我们注意到生成的图像和输入图像共享相似的结构信息,但具有不同的方式。因此,我们在生成的图像和输入图像上强制实施对比损失,以训练分割模型的编码器,以最大程度地减少学到的嵌入空间中成对图像之间的差异。与依靠对抗性学习进行特征适应的现有作品相比,这种方法使编码器能够以更明确的方式学习独立于域的功能。我们对包含腹腔和全心的CT和MRI图像的分割任务进行了广泛评估。实验结果表明,所提出的框架不仅输出了较小的器官形状变形的合成图像,而且还超过了最先进的域适应方法的较大边缘。
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在图像识别中已广泛提出了生成模型,以生成更多图像,其中分布与真实图像相似。它通常会引入一个歧视网络,以区分真实数据与生成的数据。这样的模型利用了一个歧视网络,该网络负责以区分样式从目标数据集中包含的数据传输的数据。但是,这样做的网络着重于强度分布的差异,并可能忽略数据集之间的结构差异。在本文中,我们制定了一个新的图像到图像翻译问题,以确保生成的图像的结构类似于目标数据集中的图像。我们提出了一个简单但功能强大的结构不稳定的对抗(SUA)网络,该网络在执行图像分割时介绍了训练和测试集之间的强度和结构差异。它由空间变换块组成,然后是强度分布渲染模块。提出了空间变换块来减少两个图像之间的结构缝隙,还产生了一个反变形字段,以使最终的分段图像背部扭曲。然后,强度分布渲染模块将变形结构呈现到具有目标强度分布的图像。实验结果表明,所提出的SUA方法具有在多个数据集之间传递强度分布和结构含量的能力。
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With the development of convolutional neural networks, hundreds of deep learning based dehazing methods have been proposed. In this paper, we provide a comprehensive survey on supervised, semi-supervised, and unsupervised single image dehazing. We first discuss the physical model, datasets, network modules, loss functions, and evaluation metrics that are commonly used. Then, the main contributions of various dehazing algorithms are categorized and summarized. Further, quantitative and qualitative experiments of various baseline methods are carried out. Finally, the unsolved issues and challenges that can inspire the future research are pointed out. A collection of useful dehazing materials is available at \url{https://github.com/Xiaofeng-life/AwesomeDehazing}.
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在低灯条件下捕获的图像遭受低可视性和各种成像伪影,例如真实噪音。现有的监督启示算法需要大量的像素对齐的训练图像对,这很难在实践中准备。虽然弱监督或无人监督的方法可以缓解这些挑战,但不使用配对的训练图像,由于缺乏相应的监督,一些现实世界的文物不可避免地被错误地放大。在本文中,而不是使用完美的对齐图像进行培训,我们创造性地使用未对准的现实世界图像作为指导,这很容易收集。具体地,我们提出了一个交叉图像解剖线程(CIDN),以分别提取来自低/常光图像的交叉图像亮度和图像特定内容特征。基于此,CIDN可以同时校正特征域中的亮度和抑制图像伪像,其在很大程度上将鲁棒性增加到像素偏移。此外,我们收集了一个新的低光图像增强数据集,包括具有现实世界腐败的未对准培训图像。实验结果表明,我们的模型在新建议的数据集和其他流行的低光数据集中实现了最先进的表演。
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精确的心脏计算,多种式图像的分析和建模对于心脏病的诊断和治疗是重要的。晚期钆增强磁共振成像(LGE MRI)是一种有希望的技术,可视化和量化心肌梗塞(MI)和心房疤痕。由于LGE MRI的低图像质量和复杂的增强图案,MI和心房疤痕的自动化量可能是具有挑战性的。此外,与带金标准标签的其他序列LGE MRIS相比特别有限,这表示用于开发用于自动分割和LGE MRIS定量的新型算法的另一个障碍。本章旨在总结最先进的基于深度学习的多模态心脏图像分析的先进贡献。首先,我们向基于多序心脏MRI的心肌和病理分割介绍了两个基准工作。其次,提出了两种新的左心房瘢痕分割和从LGE MRI定量的新型框架。第三,我们为跨型心脏图像分割提出了三种无监督的域适应技术。
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通过对抗训练的雾霾图像转换的关键程序在于仅涉及雾度合成的特征,即表示不变语义内容的特征,即内容特征。以前的方法通过利用它在培训过程中对Haze图像进行分类来分开单独的内容。然而,在本文中,我们认识到在这种技术常规中的内容式解剖学的不完整性。缺陷的样式功能与内容信息纠缠不可避免地引导阴霾图像的呈现。要解决,我们通过随机线性插值提出自我监督的风格回归,以减少风格特征中的内容信息。烧蚀实验表明了静态感知雾度图像合成中的解开的完整性及其优越性。此外,所产生的雾度数据应用于车辆检测器的测试概括。雾度和检测性能之间的进一步研究表明,雾度对车辆探测器的概括具有明显的影响,并且这种性能降低水平与雾度水平线性相关,反过来验证了该方法的有效性。
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由于CT相关的X射线辐射对患者的潜在健康风险,LDCT在医学成像领域引起了重大关注。然而,减少辐射剂量会降低重建图像的质量,从而损害了诊断性能。已经引入了各种深度学习技术来通过去噪提高LDCT图像的图像质量。基于GANS的去噪方法通常利用额外的分类网络,即鉴别者,学习被去噪和正常剂量图像之间最辨别的差异,因此相应地规范脱景模型;它通常侧重于全球结构或本地细节。为了更好地规范LDCT去噪模式,本文提出了一种新的方法,被称为Du-GaN,该方法利用GANS框架中的U-Net基于鉴别者来学习两种图像中的去噪和正常剂量图像之间的全局和局部差异渐变域。这种基于U-Net的鉴别器的优点是它不仅可以通过U-Net的输出向去噪网络提供每个像素反馈,而且还通过中间层专注于语义层中的全局结构U-net。除了图像域中的对抗性训练之外,我们还应用于图像梯度域中的另一个基于U-Net的鉴别器,以减轻由光子饥饿引起的伪像并增强去噪CT图像的边缘。此外,Cutmix技术使基于U-Net的鉴别器的每个像素输出能够提供具有置信度图的放射科学家以可视化去噪结果的不确定性,促进基于LDCT的筛选和诊断。关于模拟和现实世界数据集的广泛实验在定性和定量上展示了最近发表的方法的优越性。
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Magnetic resonance (MR) and computer tomography (CT) images are two typical types of medical images that provide mutually-complementary information for accurate clinical diagnosis and treatment. However, obtaining both images may be limited due to some considerations such as cost, radiation dose and modality missing. Recently, medical image synthesis has aroused gaining research interest to cope with this limitation. In this paper, we propose a bidirectional learning model, denoted as dual contrast cycleGAN (DC-cycleGAN), to synthesize medical images from unpaired data. Specifically, a dual contrast loss is introduced into the discriminators to indirectly build constraints between real source and synthetic images by taking advantage of samples from the source domain as negative samples and enforce the synthetic images to fall far away from the source domain. In addition, cross-entropy and structural similarity index (SSIM) are integrated into the DC-cycleGAN in order to consider both the luminance and structure of samples when synthesizing images. The experimental results indicate that DC-cycleGAN is able to produce promising results as compared with other cycleGAN-based medical image synthesis methods such as cycleGAN, RegGAN, DualGAN, and NiceGAN. The code will be available at https://github.com/JiayuanWang-JW/DC-cycleGAN.
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基于深度学习的低光图像增强方法通常需要巨大的配对训练数据,这对于在现实世界的场景中捕获是不切实际的。最近,已经探索了无监督的方法来消除对成对训练数据的依赖。然而,由于没有前衣,它们在不同的现实情景中表现得不稳定。为了解决这个问题,我们提出了一种基于先前(HEP)的有效预期直方图均衡的无监督的低光图像增强方法。我们的作品受到了有趣的观察,即直方图均衡增强图像的特征图和地面真理是相似的。具体而言,我们制定了HEP,提供了丰富的纹理和亮度信息。嵌入一​​个亮度模块(LUM),它有助于将低光图像分解为照明和反射率图,并且反射率图可以被视为恢复的图像。然而,基于Retinex理论的推导揭示了反射率图被噪声污染。我们介绍了一个噪声解剖学模块(NDM),以解除反射率图中的噪声和内容,具有不配对清洁图像的可靠帮助。通过直方图均衡的先前和噪声解剖,我们的方法可以恢复更精细的细节,更有能力抑制现实世界低光场景中的噪声。广泛的实验表明,我们的方法对最先进的无监督的低光增强算法有利地表现出甚至与最先进的监督算法匹配。
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卷积神经网络(CNN)已经实现了医学图像细分的最先进性能,但需要大量的手动注释进行培训。半监督学习(SSL)方法有望减少注释的要求,但是当数据集大小和注释图像的数量较小时,它们的性能仍然受到限制。利用具有类似解剖结构的现有注释数据集来协助培训,这有可能改善模型的性能。然而,由于目标结构的外观不同甚至成像方式,跨解剖结构域的转移进一步挑战。为了解决这个问题,我们提出了跨解剖结构域适应(CS-CADA)的对比度半监督学习,该学习适应一个模型以在目标结构域中细分相似的结构,这仅需要通过利用一组现有现有的现有的目标域中的限制注释源域中相似结构的注释图像。我们使用特定领域的批归归量表(DSBN)来单独地标准化两个解剖域的特征图,并提出跨域对比度学习策略,以鼓励提取域不变特征。它们被整合到一个自我兼容的均值老师(SE-MT)框架中,以利用具有预测一致性约束的未标记的目标域图像。广泛的实验表明,我们的CS-CADA能够解决具有挑战性的跨解剖结构域移位问题,从而在视网膜血管图像和心脏MR图像的帮助下,在X射线图像中准确分割冠状动脉,并借助底底图像,分别仅给定目标域中的少量注释。
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基于对抗性学习的图像抑制方法,由于其出色的性能,已经在计算机视觉中进行了广泛的研究。但是,大多数现有方法对实际情况的质量功能有限,因为它们在相同场景的透明和合成的雾化图像上进行了培训。此外,它们在保留鲜艳的色彩和丰富的文本细节方面存在局限性。为了解决这些问题,我们开发了一个新颖的生成对抗网络,称为整体注意力融合对抗网络(HAAN),用于单个图像。 Haan由Fog2FogFogre块和FogFree2Fog块组成。在每个块中,有三个基于学习的模块,即雾除雾,颜色纹理恢复和雾合成,它们相互限制以生成高质量的图像。 Haan旨在通过学习雾图图像之间的整体通道空间特征相关性及其几个派生图像之间的整体通道空间特征相关性来利用纹理和结构信息的自相似性。此外,在雾合成模块中,我们利用大气散射模型来指导它,以通过新颖的天空分割网络专注于大气光优化来提高生成质量。关于合成和现实世界数据集的广泛实验表明,就定量准确性和主观的视觉质量而言,Haan的表现优于最先进的脱落方法。
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在本文中,我们开发了一种高效的回顾性深度学习方法,称为堆叠U-网,具有自助前沿,解决MRI中刚性运动伪影的问题。拟议的工作利用损坏的图像本身使用额外的知识前瞻,而无需额外的对比度数据。所提出的网络通过共享来自相同失真对象的连续片的辅助信息来学习错过的结构细节。我们进一步设计了一种堆叠的U-网的细化,便于保持图像空间细节,从而提高了像素到像素依赖性。为了执行网络培训,MRI运动伪像的模拟是不可避免的。我们使用各种类型的图像前瞻呈现了一个密集的分析:来自同一主题的其他图像对比的提出的自助前锋和前锋。实验分析证明了自助前锋的有效性和可行性,因为它不需要任何进一步的数据扫描。
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Diabetic Retinopathy (DR) is a leading cause of vision loss in the world, and early DR detection is necessary to prevent vision loss and support an appropriate treatment. In this work, we leverage interactive machine learning and introduce a joint learning framework, termed DRG-Net, to effectively learn both disease grading and multi-lesion segmentation. Our DRG-Net consists of two modules: (i) DRG-AI-System to classify DR Grading, localize lesion areas, and provide visual explanations; (ii) DRG-Expert-Interaction to receive feedback from user-expert and improve the DRG-AI-System. To deal with sparse data, we utilize transfer learning mechanisms to extract invariant feature representations by using Wasserstein distance and adversarial learning-based entropy minimization. Besides, we propose a novel attention strategy at both low- and high-level features to automatically select the most significant lesion information and provide explainable properties. In terms of human interaction, we further develop DRG-Net as a tool that enables expert users to correct the system's predictions, which may then be used to update the system as a whole. Moreover, thanks to the attention mechanism and loss functions constraint between lesion features and classification features, our approach can be robust given a certain level of noise in the feedback of users. We have benchmarked DRG-Net on the two largest DR datasets, i.e., IDRID and FGADR, and compared it to various state-of-the-art deep learning networks. In addition to outperforming other SOTA approaches, DRG-Net is effectively updated using user feedback, even in a weakly-supervised manner.
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受深神经网络的巨大成功的启发,基于学习的方法在计算机断层扫描(CT)图像中获得了有希望的金属伪像(MAR)的表现。但是,大多数现有方法更加强调建模并嵌入本特定MAR任务的内在先验知识中,将其纳入其网络设计中。在这个问题上,我们提出了一个自适应卷积词典网络(ACDNET),该网络利用基于模型的方法和基于学习的方法。具体而言,我们探讨了金属伪像的先前结构,例如非本地重复条纹模式,并将其编码为显式加权卷积词典模型。然后,仔细设计了一种简单的算法来解决模型。通过将所提出算法的每个迭代取代展开到网络模块中,我们将先前的结构明确嵌入到深网中,\ emph {i.e。,}对MAR任务的明确解释性。此外,我们的ACDNET可以通过训练数据自动学习无伪影CT图像的先验,并根据其内容自适应地调整每个输入CT图像的表示内核。因此,我们的方法继承了基于模型的方法的明确解释性,并保持了基于学习的方法的强大表示能力。在合成和临床数据集上执行的综合实验表明,在有效性和模型概括方面,我们的ACDNET的优越性。 {\ color {blue} {{\ textIt {代码可在{\ url {https://github.com/hongwang01/acdnet}}}}}}}}}}}}}}}}
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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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While deep learning methods hitherto have achieved considerable success in medical image segmentation, they are still hampered by two limitations: (i) reliance on large-scale well-labeled datasets, which are difficult to curate due to the expert-driven and time-consuming nature of pixel-level annotations in clinical practices, and (ii) failure to generalize from one domain to another, especially when the target domain is a different modality with severe domain shifts. Recent unsupervised domain adaptation~(UDA) techniques leverage abundant labeled source data together with unlabeled target data to reduce the domain gap, but these methods degrade significantly with limited source annotations. In this study, we address this underexplored UDA problem, investigating a challenging but valuable realistic scenario, where the source domain not only exhibits domain shift~w.r.t. the target domain but also suffers from label scarcity. In this regard, we propose a novel and generic framework called ``Label-Efficient Unsupervised Domain Adaptation"~(LE-UDA). In LE-UDA, we construct self-ensembling consistency for knowledge transfer between both domains, as well as a self-ensembling adversarial learning module to achieve better feature alignment for UDA. To assess the effectiveness of our method, we conduct extensive experiments on two different tasks for cross-modality segmentation between MRI and CT images. Experimental results demonstrate that the proposed LE-UDA can efficiently leverage limited source labels to improve cross-domain segmentation performance, outperforming state-of-the-art UDA approaches in the literature. Code is available at: https://github.com/jacobzhaoziyuan/LE-UDA.
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