用于核细胞分割的注释显微镜图像是费力且耗时的。为了利用少数现有的注释，也跨越多种方式，我们提出了一种基于生成的对抗网络（GAN）的新型显微镜式增强技术。与其他风格转移方法不同，它不仅可以处理不同的细胞测定类型和照明条件，还可以与不同的成像方式，例如亮场和荧光显微镜。使用Disentangled表示的内容和风格，我们可以在增强期间改变其风格的同时保留原始图像的结构。我们在2018年数据科学碗数据集上评估我们的数据增强，包括各种细胞测定，照明条件和成像方式。凭借我们的增强，竞争中两个排名排名蒙版R-CNN的核细胞分割算法的分割精度显着增加。因此，我们的增强技术使下游任务更加强大地对测试数据异质性，并有助于抵消类别不平衡而不重新采样少数类。
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背景和目标。域移位是机器学习模型的泛化问题，当训练集的数据分布与模型部署时遇到的数据分布不同时发生的机器学习模型。由于实验条件，设备和捕获设置的方差，这在生物医学图像分段的背景下是常见的。在这项工作中，通过研究肿瘤球状体分割的神经风格转移算法和未配对的图像到图像转换方法来解决这一挑战。方法。我们已经在Spheroid Semonation的上下文中展示了具有4个深入学习分段模型的域移位问题，该模型在训练分布后的图像测试时实现了超过97％的IOU，但在应用于捕获的图像时，其性能下降到84 \％在不同的条件下。为了解决这个问题，我们已经探索了3种风格传输算法（NST，深图象类比和光刻），以及6个未配对的图像到图像转换算法（Compygan，Dualgan，Forkgan，Ganilla，Cut和FastCut） 。这些算法已集成到高级API中，其促进其应用于发生域移位问题的其他上下文。结果。当应用于在不同条件下捕获的图像通过使用样式传输和图像到图像转换算法时，我们大大提高了4分段模型的性能。特别是，有2个样式传输算法（NST和深图谱）和1个未配对的图像到图像转换算法（Cyclegan），可在0.24至76.07的范围内改善模型的IOO。因此，在训练分布之后应用于使用模型获得的类似的性能。
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来自不同摄像头设备的光学相干断层扫描（OCT）成像会导致挑战域的变化，并可能导致机器学习模型的精度严重下降。在这项工作中，我们引入了基于单数值分解（SVDNA）的最小噪声适应方法，以克服视网膜OCT成像中三个不同设备制造商的目标域之间的域间隙。我们的方法利用噪声结构的差异成功地弥合了不同OCT设备之间的域间隙，并将样式从未标记的目标域图像转移到可用手动注释的源图像。我们演示了该方法尽管简单，但如何比较甚至胜过最先进的无监督域适应方法，用于在公共OCT数据集中进行语义细分。 SVDNA可以将仅几行代码集成到任何网络的增强管道中，这些网络与许多最新的域适应方法形成鲜明对比，这些方法通常需要更改基础模型体系结构或训练单独的样式转移模型。 SVDNA的完整代码实现可在https://github.com/valentinkoch/svdna上获得。
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对大脑的电子显微镜（EM）体积的精确分割对于表征细胞或细胞器水平的神经元结构至关重要。尽管有监督的深度学习方法在过去几年中导致了该方向的重大突破，但它们通常需要大量的带注释的数据才能接受培训，并且在类似的实验和成像条件下获得的其他数据上的表现不佳。这是一个称为域适应的问题，因为从样本分布（或源域）中学到的模型难以维持其对从不同分布或目标域提取的样品的性能。在这项工作中，我们解决了基于深度学习的域适应性的复杂案例，以跨不同组织和物种的EM数据集进行线粒体分割。我们提出了三种无监督的域适应策略，以根据（1）两个域之间的最新样式转移来改善目标域中的线粒体分割； （2）使用未标记的源和目标图像预先培训模型的自我监督学习，然后仅用源标签进行微调； （3）具有标记和未标记图像的端到端训练的多任务神经网络体系结构。此外，我们提出了基于在源域中仅获得的形态学先验的新训练停止标准。我们使用三个公开可用的EM数据集进行了所有可能的跨数据库实验。我们评估了目标数据集预测的线粒体语义标签的拟议策略。此处介绍的方法优于基线方法，并与最新的状态相比。在没有验证标签的情况下，监视我们提出的基于形态的度量是停止训练过程并在平均最佳模型中选择的直观有效的方法。
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改善和快速癌症诊断的关键组成部分是计算机辅助工具的发展。在本文中，我们提出了赢得SEGPC-2021竞争的解决方案，用于在显微镜图像中分割多发性骨髓瘤等离子体细胞。竞争数据集中使用的标签是生成半自动和呈现的噪声。要处理它，进行了沉重的图像增强程序，并使用自定义集合策略相结合了来自多种模型的预测。使用最先进的功能提取器和实例分段架构，导致SEGPC-2021最终测试集上的0.9389的平均交叉联盟。
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组织病理学癌症诊断是基于对染色组织载玻片的视觉检查。苏木精和曙红（H \＆E）是全球常规使用的标准污渍。它很容易获取和成本效益，但是细胞和组织成分与深蓝色和粉红色的色调相对低，从而使视觉评估，数字图像分析和定量变得困难。这些局限性可以通过IHC的靶蛋白的IHC染色来克服。 IHC提供了细胞和组织成分的选择性高对比度成像，但是它们的使用在很大程度上受到了更为复杂的实验室处理和高成本的限制。我们提出了一个条件周期（CCGAN）网络，以将H \＆E染色的图像转换为IHC染色图像，从而促进同一幻灯片上的虚拟IHC染色。这种数据驱动的方法仅需要有限的标记数据，但会生成像素级分割结果。提出的CCGAN模型通过添加类别条件并引入两个结构性损失函数，改善了原始网络\ cite {Zhu_unpaired_2017}，从而实现多重辅助翻译并提高了翻译精度。 ％需要在这里给出理由。实验表明，所提出的模型在不配对的图像翻译中胜过具有多材料的原始方法。我们还探索了未配对的图像对图像翻译方法的潜力，该方法应用于其他组织学图像与不同染色技术相关的任务。
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组织病理学图像合成的现有深网无法为聚类核生成准确的边界，并且无法输出与不同器官一致的图像样式。为了解决这些问题，我们提出了一种样式引导的实例自适应标准化（SIAN），以合成不同器官的逼真的颜色分布和纹理。 Sian包含四个阶段：语义，风格化，实例化和调制。这四个阶段共同起作用，并集成到生成网络中，以嵌入图像语义，样式和实例级级边界。实验结果证明了所有组件在Sian中的有效性，并表明所提出的方法比使用Frechet Inception Inception距离（FID），结构相似性指数（SSIM），检测质量胜过组织病理学图像合成的最新条件gan。 （DQ），分割质量（SQ）和圆锥体质量（PQ）。此外，通过合并使用Sian产生的合成图像，可以显着改善分割网络的性能。
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域适应（DA）最近在医学影像社区提出了强烈的兴趣。虽然已经提出了大量DA技术进行了用于图像分割，但大多数这些技术已经在私有数据集或小公共可用数据集上验证。此外，这些数据集主要解决了单级问题。为了解决这些限制，与第24届医学图像计算和计算机辅助干预（Miccai 2021）结合第24届国际会议组织交叉模态域适应（Crossmoda）挑战。 Crossmoda是无监督跨型号DA的第一个大型和多级基准。挑战的目标是分割参与前庭施瓦新瘤（VS）的后续和治疗规划的两个关键脑结构：VS和Cochleas。目前，使用对比度增强的T1（CET1）MRI进行VS患者的诊断和监测。然而，使用诸如高分辨率T2（HRT2）MRI的非对比度序列越来越感兴趣。因此，我们创建了一个无人监督的跨模型分段基准。训练集提供注释CET1（n = 105）和未配对的非注释的HRT2（n = 105）。目的是在测试集中提供的HRT2上自动对HRT2进行单侧VS和双侧耳蜗分割（n = 137）。共有16支球队提交了评估阶段的算法。顶级履行团队达成的表现水平非常高（最佳中位数骰子 - vs：88.4％; Cochleas：85.7％）并接近完全监督（中位数骰子 - vs：92.5％;耳蜗：87.7％）。所有顶级执行方法都使用图像到图像转换方法将源域图像转换为伪目标域图像。然后使用这些生成的图像和为源图像提供的手动注释进行培训分割网络。
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由多种因素引起的组织学图像的染色变化不仅是病理学家的视觉诊断，而且是细胞分割算法的挑战。为了消除颜色变化，已经提出了许多染色归一化方法。但是，大多数是为苏木精和曙红染色图像而设计的，并且在免疫组织化学染色图像上表现不佳。当前的细胞分割方法系统地将染色归一化作为预处理步骤，但是尚未定量研究颜色变化带来的影响。在本文中，我们制作了五组具有不同颜色的Neun染色图像。我们应用了一种深度学习的图像录制方法来在组织学图像组之间执行色彩转移。最后，我们改变了分割集的颜色，并量化了颜色变化对细胞分割的影响。结果证明了在后续分析之前必须进行颜色归一化的必要性。
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无监督的交叉模式医学图像适应旨在减轻不同成像方式之间的严重域间隙，而无需使用目标域标签。该活动的关键依赖于对齐源和目标域的分布。一种常见的尝试是强制两个域之间的全局对齐，但是，这忽略了致命的局部不平衡域间隙问题，即，一些具有较大域间隙的局部特征很难转移。最近，某些方法进行一致性，重点是地方区域，以提高模型学习的效率。尽管此操作可能会导致上下文中关键信息的缺陷。为了应对这一限制，我们提出了一种新的策略，以减轻医学图像的特征，即全球本地联盟的一致性，以减轻域间隙不平衡。具体而言，功能 - 触发样式转移模块首先合成类似目标的源包含图像，以减少全局域间隙。然后，集成了本地功能掩码，以通过优先考虑具有较大域间隙的判别特征来减少本地特征的“间隙”。全球和局部对齐的这种组合可以精确地将关键区域定位在分割目标中，同时保持整体语义一致性。我们进行了一系列具有两个跨模式适应任务的实验，i，e。心脏子结构和腹部多器官分割。实验结果表明，我们的方法在这两个任务中都达到了最新的性能。
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Gatys et al. recently introduced a neural algorithm that renders a content image in the style of another image, achieving so-called style transfer. However, their framework requires a slow iterative optimization process, which limits its practical application. Fast approximations with feed-forward neural networks have been proposed to speed up neural style transfer. Unfortunately, the speed improvement comes at a cost: the network is usually tied to a fixed set of styles and cannot adapt to arbitrary new styles. In this paper, we present a simple yet effective approach that for the first time enables arbitrary style transfer in real-time. At the heart of our method is a novel adaptive instance normalization (AdaIN) layer that aligns the mean and variance of the content features with those of the style features. Our method achieves speed comparable to the fastest existing approach, without the restriction to a pre-defined set of styles. In addition, our approach allows flexible user controls such as content-style trade-off, style interpolation, color & spatial controls, all using a single feed-forward neural network.
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我们介绍了一种有效的策略来产生可用于培训深层学习模型的培养皿的微生物图像的合成数据集。开发的发电机采用传统的计算机视觉算法以及用于数据增强的神经风格传输方法。我们表明该方法能够合成可用于培训能够定位，分割和分类五种不同微生物物种的神经网络模型的现实看起来的数据集。我们的方法需要更少的资源来获取有用的数据集，而不是收集和标记具有注释的整个大型真实图像。我们表明，只有100个真实图像开始，我们可以生成数据以培训一个探测器，该探测器实现了相同的探测器，而是在真实的，几十次更大的数据集上培训。我们证明了微生物检测和分割方法的有用性，但我们预计它是一般而灵活的，也可以适用于其他科学和工业领域来检测各种物体。
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许多历史地图表将公开可用于需要长期历史地理数据的研究。这些地图的制图设计包括地图符号和文本标签的组合。从地图图像自动读取文本标签可以大大加快地图解释，并有助于生成描述地图内容的丰富元数据。已经提出了许多文本检测算法以自动定位地图图像中的文本区域，但大多数算法都在Off-Offain数据集（例如，景区图像）上培训。培训数据确定机器学习模型的质量，并在地图图像中手动注释文本区域是劳动力广泛且耗时的。另一方面，现有的地理数据源（例如Open-StreetMap（OSM））包含机器可读地图图层，允许我们分开文本图层并轻松获取文本标签注释。但是，OSM地图瓷砖和历史地图之间的制图样式显着不同。本文提出了一种自动生成无限量的注释历史地图图像的方法，用于训练文本检测模型。我们使用风格转移模型将当代地图图像转换为历史风格，并将文本标签放在上面。我们表明，最先进的文本检测模型（例如，PSENET）可以从合成历史地图中受益，并对历史地图文本检测进行显着改进。
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建筑摄影是一种摄影类型，重点是捕获前景中带有戏剧性照明的建筑物或结构。受图像到图像翻译方法的成功启发，我们旨在为建筑照片执行风格转移。但是，建筑摄影中的特殊构图对这类照片中的样式转移构成了巨大挑战。现有的神经风格转移方法将建筑图像视为单个实体，它将产生与原始建筑的几何特征，产生不切实际的照明，错误的颜色演绎以及可视化伪影，例如幽灵，外观失真或颜色不匹配。在本文中，我们专门针对建筑摄影的神经风格转移方法。我们的方法解决了两个分支神经网络中建筑照片中前景和背景的组成，该神经网络分别考虑了前景和背景的样式转移。我们的方法包括一个分割模块，基于学习的图像到图像翻译模块和图像混合优化模块。我们使用了一天中不同的魔术时代捕获的不受限制的户外建筑照片的新数据集培训了图像到图像的翻译神经网络，利用其他语义信息，以更好地匹配和几何形状保存。我们的实验表明，我们的方法可以在前景和背景上产生逼真的照明和颜色演绎，并且在定量和定性上都优于一般图像到图像转换和任意样式转移基线。我们的代码和数据可在https://github.com/hkust-vgd/architectural_style_transfer上获得。
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现有的神经样式传输方法需要参考样式图像来将样式图像的纹理信息传输到内容图像。然而，在许多实际情况中，用户可能没有参考样式图像，但仍然有兴趣通过想象它们来传输样式。为了处理此类应用程序，我们提出了一个新的框架，它可以实现样式转移`没有'风格图像，但仅使用所需风格的文本描述。使用预先训练的文本图像嵌入模型的剪辑，我们仅通过单个文本条件展示了内容图像样式的调制。具体而言，我们提出了一种针对现实纹理传输的多视图增强的修补程序文本图像匹配丢失。广泛的实验结果证实了具有反映语义查询文本的现实纹理的成功图像风格转移。
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由于细分标签稀缺，已经进行了广泛的研究，以培训具有域名适应性，半监督或自制学习技术来利用丰富的未标记数据集的分割网络。但是，这些方法彼此不同，因此尚不清楚如何将这些方法组合起来以提高性能。受到最新的多域图像翻译方法的启发，我们在这里提出了一个新颖的分割框架，使用自适应实例归一化（ADAIN），以便对单个发电机进行培训，以通过简单地通过更改任务来通过知识蒸馏来执行域的适应性和半手不足的细分任务 - 特定的AD代码。具体而言，我们的框架旨在处理胸部X射线射线照片（CXR）细分中的困难情况，其中标签仅适用于正常数据，但训练有素的模型应应用于正常数据和异常数据。提出的网络在域移动下显示出极大的概括性，并实现了异常CXR分割的最新性能。
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Arbitrary Style Transfer is a technique used to produce a new image from two images: a content image, and a style image. The newly produced image is unseen and is generated from the algorithm itself. Balancing the structure and style components has been the major challenge that other state-of-the-art algorithms have tried to solve. Despite all the efforts, it's still a major challenge to apply the artistic style that was originally created on top of the structure of the content image while maintaining consistency. In this work, we solved these problems by using a Deep Learning approach using Convolutional Neural Networks. Our implementation will first extract foreground from the background using the pre-trained Detectron 2 model from the content image, and then apply the Arbitrary Style Transfer technique that is used in SANet. Once we have the two styled images, we will stitch the two chunks of images after the process of style transfer for the complete end piece.
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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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图像转换是一类视觉和图形问题，其目标是学习输入图像和输出图像之间的映射，在深神网络的背景下迅速发展。在计算机视觉（CV）中，许多问题可以被视为图像转换任务，例如语义分割和样式转移。这些作品具有不同的主题和动机，使图像转换任务蓬勃发展。一些调查仅回顾有关样式转移或图像到图像翻译的研究，所有这些都只是图像转换的一个分支。但是，没有一项调查总结这些调查在我们最佳知识的统一框架中共同起作用。本文提出了一个新颖的学习框架，包括独立学习，指导学习和合作学习，称为IGC学习框架。我们讨论的图像转换主要涉及有关深神经网络的一般图像到图像翻译和样式转移。从这个框架的角度来看，我们回顾了这些子任务，并对各种情况进行统一的解释。我们根据相似的开发趋势对图像转换的相关子任务进行分类。此外，已经进行了实验以验证IGC学习的有效性。最后，讨论了新的研究方向和开放问题，以供将来的研究。
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交换自动编码器在深层图像操纵和图像到图像翻译中实现了最先进的性能。我们通过基于梯度逆转层引入简单而有效的辅助模块来改善这项工作。辅助模块的损失迫使发电机学会使用全零纹理代码重建图像，从而鼓励结构和纹理信息之间更好地分解。提出的基于属性的转移方法可以在样式传输中进行精致的控制，同时在不使用语义掩码的情况下保留结构信息。为了操纵图像，我们将对象的几何形状和输入图像的一般样式编码为两个潜在代码，并具有实施结构一致性的附加约束。此外，由于辅助损失，训练时间大大减少。提出的模型的优越性在复杂的域中得到了证明，例如已知最先进的卫星图像。最后，我们表明我们的模型改善了广泛的数据集的质量指标，同时通过多模式图像生成技术实现了可比的结果。
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