在这项工作中，我们提出了基于跨域核分割的基于无监督的域适应性（UDA）方法。核在不同癌症类型的结构和外观上有很大差异，在接受一种癌症类型训练并在另一种癌症上进行测试时，深度学习模型的性能下降。这种结构域的转移变得更加关键，因为准确的分割和核的定量是对患者诊断/预后的重要组织病理学任务，并且在像素水平上对新癌症类型的核注释核需要医疗专家的广泛努力。为了解决这个问题，我们最大程度地提高了标记的源癌类型数据和未标记的目标癌类型数据之间的MI，以转移跨域的核分割知识。我们使用Jensen-Shanon Divergence结合，每对只需要一个负对以进行MI最大化。我们评估了多个建模框架和不同数据集的设置，其中包括20多个癌症型领域的变化并展示了竞争性能。所有最近提出的方法包括用于改善域适应性的多个组件，而我们提出的模块很轻，可以轻松地将其纳入其他方法（实施：https：//github.com/yashsharma/mani）。

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。

深度学习的快速发展在分割方面取得了长足的进步，这是计算机视觉的基本任务之一。但是，当前的细分算法主要取决于像素级注释的可用性，这些注释通常昂贵，乏味且费力。为了减轻这一负担，过去几年见证了越来越多的关注，以建立标签高效，深度学习的细分算法。本文对标签有效的细分方法进行了全面的审查。为此，我们首先根据不同类型的弱标签提供的监督（包括没有监督，粗略监督，不完整的监督和嘈杂的监督和嘈杂的监督），首先开发出一种分类法来组织这些方法，并通过细分类型（包括语义细分）补充，实例分割和全景分割）。接下来，我们从统一的角度总结了现有的标签有效的细分方法，该方法讨论了一个重要的问题：如何弥合弱监督和密集预测之间的差距 - 当前的方法主要基于启发式先导，例如交叉像素相似性，跨标签约束，跨视图一致性，跨图像关系等。最后，我们分享了对标签有效深层细分的未来研究方向的看法。

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.

虽然监督语义分割存在重大进展，但由于领域偏差，将分段模型部署到解除域来仍然具有挑战性。域适应可以通过将知识从标记的源域传输到未标记的目标域来帮助。以前的方法通常尝试执行对全局特征的适应，然而，通常忽略要计入特征空间中的每个像素的本地语义附属机构，导致较少的可辨性。为解决这个问题，我们提出了一种用于细粒度阶级对齐的新型语义原型对比学习框架。具体地，语义原型提供了用于每个像素鉴别的表示学习的监控信号，并且需要在特征空间中的源极和目标域的每个像素来反映相应的语义原型的内容。通过这种方式，我们的框架能够明确地制作较近的类别的像素表示，并且进一步越来越多地分开，以改善分割模型的鲁棒性以及减轻域移位问题。与最先进的方法相比，我们的方法易于实施并达到优异的结果，如众多实验所展示的那样。代码在[此HTTPS URL]（https://github.com/binhuixie/spcl）上公开可用。

基于对抗性学习的现有无监督的域适应方法在多个医学成像任务中取得了良好的表现。但是，这些方法仅着眼于全局分布适应，而忽略了类别级别的分布约束，这将导致次级适应性的性能。本文基于类别级别的正则化提出了一个无监督的域适应框架，该框架从三个角度正规化了类别分布。具体而言，对于域间类别的正则化，提出了一个自适应原型比对模块，以使源和目标域中同一类别的特征原型对齐。此外，对于域内类别的正则化，我们分别针对源和目标域定制了正则化技术。在源域中，提出了原型引导的判别性损失，以通过执行阶层内紧凑性和类间的分离性来学习更多的判别特征表示，并作为对传统监督损失的补充。在目标域中，提出了增强的一致性类别的正则化损失，以迫使该模型为增强/未增强目标图像提供一致的预测，这鼓励在语义上相似的区域给予相同的标签。在两个公共底面数据集上进行的广泛实验表明，所提出的方法显着优于其他最先进的比较算法。

监管基于深度学习的方法，产生医学图像分割的准确结果。但是，它们需要大量标记的数据集，并获得它们是一种艰苦的任务，需要临床专业知识。基于半/自我监督的学习方法通​​过利用未标记的数据以及有限的注释数据来解决此限制。最近的自我监督学习方法使用对比损失来从未标记的图像中学习良好的全球层面表示，并在像想象网那样的流行自然图像数据集上实现高性能。在诸如分段的像素级预测任务中，对于学习良好的本地级别表示以及全局表示来说至关重要，以实现更好的准确性。然而，现有的局部对比损失的方法的影响仍然是学习良好本地表现的限制，因为类似于随机增强和空间接近定义了类似和不同的局部区域;由于半/自我监督设置缺乏大规模专家注释，而不是基于当地地区的语义标签。在本文中，我们提出了局部对比损失，以便通过利用从未标记的图像的未标记图像的伪标签获得的语义标签信息来学习用于分割的良好像素级别特征。特别地，我们定义了建议的损失，以鼓励具有相同伪标签/标签的像素的类似表示，同时与数据集中的不同伪标签/标签的像素的表示。我们通过联合优化标记和未标记的集合和仅限于标记集的分割损失，通过联合优化拟议的对比损失来进行基于伪标签的自培训和培训网络。我们在三个公共心脏和前列腺数据集上进行了评估，并获得高分割性能。

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。

语义分割在广泛的计算机视觉应用中起着基本作用，提供了全球对图像​​的理解的关键信息。然而，最先进的模型依赖于大量的注释样本，其比在诸如图像分类的任务中获得更昂贵的昂贵的样本。由于未标记的数据替代地获得更便宜，因此无监督的域适应达到了语义分割社区的广泛成功并不令人惊讶。本调查致力于总结这一令人难以置信的快速增长的领域的五年，这包含了语义细分本身的重要性，以及将分段模型适应新环境的关键需求。我们提出了最重要的语义分割方法;我们对语义分割的域适应技术提供了全面的调查;我们揭示了多域学习，域泛化，测试时间适应或无源域适应等较新的趋势;我们通过描述在语义细分研究中最广泛使用的数据集和基准测试来结束本调查。我们希望本调查将在学术界和工业中提供具有全面参考指导的研究人员，并有助于他们培养现场的新研究方向。

形状信息在医学图像中分割器官方面是强大而有价值的先验。但是，当前大多数基于深度学习的分割算法尚未考虑形状信息，这可能导致对纹理的偏见。我们旨在明确地对形状进行建模并使用它来帮助医疗图像分割。先前的方法提出了基于变异的自动编码器（VAE）模型，以了解特定器官的形状分布，并通过将其拟合到学习的形状分布中来自动评估分割预测的质量。我们旨在将VAE纳入当前的分割管道中。具体而言，我们提出了一种基于伪损失和在教师学习范式下的VAE重建损失的新的无监督域适应管道。两种损失都是同时优化的，作为回报，提高了分割任务性能。对三个公共胰腺细分数据集以及两个内部胰腺细分数据集进行了广泛的实验，显示了一致的改进，骰子分数中至少有2.8分的增益，这表明了我们方法在挑战无监督的域适应性方案中对医学图像分割的有效性。我们希望这项工作能够在医学成像中提高形状分析和几何学习。

Automated cellular instance segmentation is a process utilized for accelerating biological research for the past two decades, and recent advancements have produced higher quality results with less effort from the biologist. Most current endeavors focus on completely cutting the researcher out of the picture by generating highly generalized models. However, these models invariably fail when faced with novel data, distributed differently than the ones used for training. Rather than approaching the problem with methods that presume the availability of large amounts of target data and computing power for retraining, in this work we address the even greater challenge of designing an approach that requires minimal amounts of new annotated data as well as training time. We do so by designing specialized contrastive losses that leverage the few annotated samples very efficiently. A large set of results show that 3 to 5 annotations lead to models with accuracy that: 1) significantly mitigate the covariate shift effects; 2) matches or surpasses other adaptation methods; 3) even approaches methods that have been fully retrained on the target distribution. The adaptation training is only a few minutes, paving a path towards a balance between model performance, computing requirements and expert-level annotation needs.

实现域适应是有价值的，以将学习知识从标记为CT数据集传输到腹部多器官分段的目标未标记的MR DataSet。同时，非常希望避免目标数据集的高注重成本并保护源数据集的隐私。因此，我们提出了一种有效的无核心无监督域适应方法，用于跨型号腹部多器官分段而不访问源数据集。所提出的框架的过程包括两个阶段。在第一阶段，特征映射统计损失用于对准顶部分段网络中的源和目标特征的分布，并使用熵最小化损耗来鼓励高席位细分。从顶部分段网络输出的伪标签用于指导样式补偿网络生成类似源图像。从中间分割网络输出的伪标签用于监督所需模型的学习（底部分段网络）。在第二阶段，循环学习和像素自适应掩模细化用于进一步提高所需模型的性能。通过这种方法，我们在肝脏，肾脏，左肾肾脏和脾脏的分割中实现了令人满意的性能，骰子相似系数分别为0.884,0.891,0.864和0.911。此外，当存在目标注释数据时，所提出的方法可以很容易地扩展到情况。该性能在平均骰子相似度系数的0.888至0.922增加到0.888至0.922，靠近监督学习（0.929），只有一个标记的MR卷。

无监督的域适应性（UDA）旨在使在标记的源域上训练的模型适应未标记的目标域。在本文中，我们提出了典型的对比度适应（PROCA），这是一种无监督域自适应语义分割的简单有效的对比度学习方法。以前的域适应方法仅考虑跨各个域的阶级内表示分布的对齐，而阶层间结构关系的探索不足，从而导致目标域上的对齐表示可能不像在源上歧视的那样容易歧视。域了。取而代之的是，ProCA将类间信息纳入班级原型，并采用以班级为中心的分布对齐进行适应。通过将同一类原型与阳性和其他类原型视为实现以集体为中心的分配对齐方式的负面原型，Proca在经典领域适应任务上实现了最先进的性能，{\ em i.e. text {and} synthia $ \ to $ cityScapes}。代码可在\ href {https://github.com/jiangzhengkai/proca} {proca}获得代码

无监督的域适应方法最近在各种医学图像分割任务中成功了。报告的作品通常通过对齐域不变特征并最大程度地减少特定于域的差异来解决域移位问题。当特定域之间的差异和不同域之间的差异很小时，该策略效果很好。但是，这些模型对各种成像方式的概括能力仍然是一个重大挑战。本文介绍了UDA-VAE ++，这是一种无监督的域适应框架，用于心脏分割，并具有紧凑的损失函数下限。为了估算这一新的下限，我们使用全局估计器，局部估计器和先前的信息匹配估计器开发了新的结构共同信息估计（SMIE）块，以最大程度地提高重建和分割任务之间的相互信息。具体而言，我们设计了一种新型的顺序重新聚集方案，该方案可以实现从低分辨率潜在空间到高分辨率潜在空间的信息流和方差校正。基准心脏分割数据集的全面实验表明，我们的模型在定性和定量上优于先前的最先进。该代码可在https://github.com/louey233/toward-mutual-information} {https://github.com/louey233/toward-mutual-information中获得

在这项工作中，我们提出了Cluda，这是一种简单而又新颖的方法，用于通过将对比损失纳入学生教师学习范式中，以进行语义分割，以进行语义分割，以利用伪标记，以通过伪标记产生的伪标记。教师网络。更具体地说，我们从编码器中提取多级融合功能图，并通过图像的源目标混合使用不同类别和不同域的对比度损失。我们始终提高各种特征编码器体系结构和语义分割中不同域适应数据集的性能。此外，我们引入了一种学识渊博的对比损失，以改善UDA最先进的多分辨率训练方法。我们在gta $ \ rightarrow $ cityScapes（74.4 miou，+0.6）和Synthia $ \ rightarrow $ cityScapes（67.2 miou，+1.4）数据集上产生最先进的结果。 Cluda有效地证明了UDA中的对比度学习是一种通用方法，可以轻松地将其集成到任何现有的UDA中以进行语义分割任务。有关实施的详细信息，请参考补充材料。

最小化分布匹配损失是在图像分类的背景下的域适应的原则方法。但是，在适应分割网络中，它基本上被忽略，目前由对抗模型主导。我们提出了一系列损失函数，鼓励在网络输出空间中直接核心密度匹配，直至从未标记的输入计算的一些几何变换。我们的直接方法而不是使用中间域鉴别器，而不是使用单一损失统一分发匹配和分段。因此，它通过避免额外的对抗步骤来简化分段适应，同时提高培训的质量，稳定性和效率。我们通过网络输出空间的对抗培训使我们对最先进的分段适应的方法并置。在对不同磁共振图像（MRI）方式相互调整脑细分的具有挑战性的任务中，我们的方法在准确性和稳定性方面取得了明显的结果。

无监督的域适应（UDA）旨在将标记的源分布与未标记的目标分布对齐，以获取域不变预测模型。然而，众所周知的UDA方法的应用在半监督域适应（SSDA）方案中不完全概括，其中来自目标域的少数标记的样本可用。在本文中，我们提出了一种用于半监督域适应（CLDA）的简单对比学习框架，该框架试图在SSDA中弥合标记和未标记的目标分布与源极和未标记的目标分布之间的域间差距之间的域间隙。我们建议采用类明智的对比学学习来降低原始（输入图像）和强大增强的未标记目标图像之间的域间间隙和实例级对比度对准，以最小化域内差异。我们已经凭经验表明，这两个模块相互补充，以实现卓越的性能。在三个众所周知的域适应基准数据集中的实验即Domainnet，Office-Home和Office31展示了我们方法的有效性。 CLDA在所有上述数据集上实现最先进的结果。

本文为半监督医学图像分割提供了一个简单而有效的两阶段框架。我们的主要洞察力是探索用标记和未标记的（即伪标记）图像的特征表示学习，以增强分段性能。在第一阶段，我们介绍了一种炼层的不确定感知方法，即Aua，以改善产生高质量伪标签的分割性能。考虑到医学图像的固有歧义，Aua自适应地规范了具有低歧义的图像的一致性。为了提高代表学习，我们提出了一种舞台适应性的对比学习方法，包括边界意识的对比损失，以规范第一阶段中标记的图像，并在第二阶段中的原型感知对比损失优化标记和伪标记的图像阶段。边界意识的对比损失仅优化分段边界周围的像素，以降低计算成本。原型感知对比损失通过为每个类构建质心来充分利用标记的图像和伪标记的图像，以减少对比较的计算成本。我们的方法在两个公共医学图像分割基准上实现了最佳结果。值得注意的是，我们的方法在结肠肿瘤分割的骰子上以5.7％的骰子依赖于只有5％标记的图像而表现出5.7％。

无监督的域适应性（UDA）方法已广泛用于提高模型在一般计算机视觉中的适应能力。但是，与自然图像不同，在组织病理学图像中不同类别的核存在巨大的语义差距。它仍未探索，我们如何构建通用的UDA模型来精确分割或分类不同数据集的核实例。在这项工作中，我们提出了一个新颖的深神经网络，即用于UDA Nuclei实例分割和分类的类别感知特征对齐和伪标记网络（CAPL-NET）。具体而言，我们首先提出一个具有动态可学习权衡权重的类别级特征对齐模块。其次，我们建议通过基于Nuclei-Level原型特征的伪标签来促进目标数据上的模型性能。关于跨域核实例分割和分类任务的综合实验表明，我们的方法优于最先进的UDA方法。

组织病理学图像包含丰富的表型信息和病理模式，这是疾病诊断的黄金标准，对于预测患者预后和治疗结果至关重要。近年来，在临床实践中迫切需要针对组织病理学图像的计算机自动化分析技术，而卷积神经网络代表的深度学习方法已逐渐成为数字病理领域的主流。但是，在该领域获得大量细粒的注释数据是一项非常昂贵且艰巨的任务，这阻碍了基于大量注释数据的传统监督算法的进一步开发。最新的研究开始从传统的监督范式中解放出来，最有代表性的研究是基于弱注释，基于有限的注释的半监督学习范式以及基于自我监督的学习范式的弱监督学习范式的研究图像表示学习。这些新方法引发了针对注释效率的新自动病理图像诊断和分析。通过对130篇论文的调查，我们对从技术和方法论的角度来看，对计算病理学领域中有关弱监督学习，半监督学习以及自我监督学习的最新研究进行了全面的系统综述。最后，我们提出了这些技术的关键挑战和未来趋势。