鼻咽癌(NPC)是一种恶性肿瘤。在计算断层扫描(CT)图像的风险(OAR)的准确和自动分割(桨)是临床显着的。近年来,U-Net代表的深度学习模型已广泛应用于医学图像分割任务,这可以帮助医生减少工作量并更快地获得准确的结果。在NPC的OAR分割中,OAR的大小是可变的,特别是其中一些是小的。由于缺乏使用全局和多尺寸信息,传统的深神经网络在分割期间表现不佳。本文提出了一种新的SE连接金字塔网络(SECP-NET)。 SECP-Net提取全局和多尺寸信息流,使用SE连接(SEC)模块和网络的金字塔结构,用于改善分割性能,尤其是小器官。 SECP-NET还设计了一种自动上下文级联网络,以进一步提高分段性能。比较实验在SECP-NET和其他最近方法的与头部和颈部的CT图像上的数据集进行。五倍的交叉验证用于根据两个度量,即骰子和jaccard相似性来评估性能。实验结果表明,SECP-Net可以在这项挑战任务中实现SOTA性能。
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由于不规则的形状,正常和感染组织之间的各种尺寸和无法区分的边界,仍然是一种具有挑战性的任务,可以准确地在CT图像上进行Covid-19的感染病变。在本文中,提出了一种新的分段方案,用于通过增强基于编码器 - 解码器架构的不同级别的监督信息和融合多尺度特征映射来感染Covid-19。为此,提出了深入的协作监督(共同监督)计划,以指导网络学习边缘和语义的特征。更具体地,首先设计边缘监控模块(ESM),以通过将边缘监督信息结合到初始阶段的下采样的初始阶段来突出显示低电平边界特征。同时,提出了一种辅助语义监督模块(ASSM)来加强通过将掩码监督信息集成到稍后阶段来加强高电平语义信息。然后,通过使用注意机制来扩展高级和低电平特征映射之间的语义间隙,开发了一种注意融合模块(AFM)以融合不同级别的多个规模特征图。最后,在四个各种Covid-19 CT数据集上证明了所提出的方案的有效性。结果表明,提出的三个模块都是有希望的。基于基线(RESUNT),单独使用ESM,ASSM或AFM可以分别将骰子度量增加1.12 \%,1.95 \%,1.63 \%,而在我们的数据集中,通过将三个模型结合在一起可以上升3.97 \% 。与各个数据集的现有方法相比,所提出的方法可以在某些主要指标中获得更好的分段性能,并可实现最佳的泛化和全面的性能。
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自动图像分割技术对于视觉分析至关重要。自动编码器体系结构在各种图像分割任务中具有令人满意的性能。但是,基于卷积神经网络(CNN)的自动编码器似乎在提高语义分割的准确性方面遇到了瓶颈。增加前景和背景之间的类间距离是分割网络的固有特征。但是,分割网络过于关注前景和背景之间的主要视觉差异,而忽略了详细的边缘信息,从而导致边缘分割的准确性降低。在本文中,我们提出了一个基于多任务学习的轻量级端到端细分框架,称为Edge Coasity AutoCododer Network(EAA-NET),以提高边缘细分能力。我们的方法不仅利用分割网络来获得类间特征,而且还采用重建网络来提取前景中的类内特征。我们进一步设计了一个阶层和类间特征融合模块-I2融合模块。 I2融合模块用于合并课内和类间特征,并使用软注意机制去除无效的背景信息。实验结果表明,我们的方法在医疗图像分割任务中的表现良好。 EAA-NET易于实现,并且计算成本较小。
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对医学图像的器官或病变的准确分割对于可靠的疾病和器官形态计量学的可靠诊断至关重要。近年来,卷积编码器解码器解决方案在自动医疗图像分割领域取得了重大进展。由于卷积操作中的固有偏见,先前的模型主要集中在相邻像素形成的局部视觉提示上,但无法完全对远程上下文依赖性进行建模。在本文中,我们提出了一个新型的基于变压器的注意力指导网络,称为Transattunet,其中多层引导注意力和多尺度跳过连接旨在共同增强语义分割体系结构的性能。受到变压器的启发,具有变压器自我注意力(TSA)和全球空间注意力(GSA)的自我意识注意(SAA)被纳入Transattunet中,以有效地学习编码器特征之间的非本地相互作用。此外,我们还使用解码器块之间的其他多尺度跳过连接来汇总具有不同语义尺度的上采样功能。这样,多尺度上下文信息的表示能力就可以增强以产生判别特征。从这些互补组件中受益,拟议的Transattunet可以有效地减轻卷积层堆叠和连续采样操作引起的细节损失,最终提高医学图像的细分质量。来自不同成像方式的多个医疗图像分割数据集进行了广泛的实验表明,所提出的方法始终优于最先进的基线。我们的代码和预培训模型可在以下网址找到:https://github.com/yishuliu/transattunet。
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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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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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脑肿瘤分割是医学图像分析中最具挑战性问题之一。脑肿瘤细分的目标是产生准确描绘脑肿瘤区域。近年来,深入学习方法在解决各种计算机视觉问题时表现出了有希望的性能,例如图像分类,对象检测和语义分割。基于深度学习的方法已经应用于脑肿瘤细分并取得了有希望的结果。考虑到最先进技术所制作的显着突破,我们使用本调查来提供最近开发的深层学习脑肿瘤分割技术的全面研究。在本次调查中选择并讨论了100多篇科学论文,广泛地涵盖了网络架构设计,在不平衡条件下的细分等技术方面,以及多种方式流程。我们还为未来的发展方向提供了富有洞察力的讨论。
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近年来,基于深度卷积神经网络(CNN)的细分方法已为许多医学分析任务做出了最先进的成就。但是,这些方法中的大多数通过优化结构或添加U-NET的新功能模块来改善性能,从而忽略了粗粒和细粒的语义信息的互补和融合。为了解决上述问题,我们提出了一个称为渐进学习网络​​(PL-NET)的医学图像分割框架,其中包括内部渐进式学习(IPL)和外部渐进学习(EPL)。 PL-NET具有以下优点:(1)IPL将特征提取为两个“步骤”,它们可以混合不同尺寸的接收场并捕获从粗粒度到细粒度的语义信息,而无需引入其他参数; (2)EPL将训练过程分为两个“阶段”以优化参数,并在上一阶段中实现粗粒信息的融合,并在后期阶段进行细粒度。我们在不同的医学图像分析任务中评估了我们的方法,结果表明,PL-NET的分割性能优于U-NET及其变体的最新方法。
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精确可靠地分割医学图像对于疾病诊断和治疗是重要的。由于各种各样的物体尺寸,形状和扫​​描方式,这是一个具有挑战性的任务。最近,许多卷积神经网络(CNN)设计用于分割任务,取得了巨大的成功。然而,很少有研究完全考虑了物体的大小,因此大多数表现出对小物体分割的分割的性能不佳。这对早期检测疾病产生重大影响。本文提出了一种上下文轴向储备注意网络(Caranet),与最近最先进的模型相比,在小对象上提高小物体的分割性能。我们在脑肿瘤(Brats 2018)和息肉(Kvasir-Seg,CVC-Colondb,CVC-ClinicDB,CVC-300和ETIS-LaribpolypdB)进行测试。我们的加麻不仅达到了顶级的骰子分割精度,而且还显示出小医疗物体的分割的明显优势。
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基于卷积的方法在医疗图像分割任务中提供了良好的分割性能。但是,这些方法在处理医学图像的边缘时面临以下挑战:(1)以前的基于卷积的方法不关注分割边缘周围前景和背景之间的边界关系,从而导致分割性能的退化当边缘变化时。 (2)卷积层的电感偏置不能适应复杂的边缘变化和多分段区域的聚合,从而导致其性能改善大部分仅限于分割分段区域而不是边缘的范围。为了应对这些挑战,我们提出了MFI(多尺度特征交互)块和英亩(轴向上下文关系编码器)块上的CM-MLP框架,以精确分割医疗图像的边缘。在MFI块中,我们建议级联多尺度MLP(Cascade MLP)同时从网络的较深层中处理所有局部信息,并利用CASCADE多尺度机制逐渐融合离散的本地信息。然后,英亩块用于使深度监督着眼于探索前景和背景之间的边界关系以修改医疗图像的边缘。我们提议的CM-MLP框架的分割准确性(DICE)达到96.96%,96.76%和82.54%的三个基准数据集:CVC-ClinicDB数据集,Sub-Kvasir Dataset和我们的内部数据集,这些数据集分别超过了。最先进的方法。源代码和训练有素的模型将在https://github.com/programmerhyy/cm-mlp上找到。
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Achieving accurate and automated tumor segmentation plays an important role in both clinical practice and radiomics research. Segmentation in medicine is now often performed manually by experts, which is a laborious, expensive and error-prone task. Manual annotation relies heavily on the experience and knowledge of these experts. In addition, there is much intra- and interobserver variation. Therefore, it is of great significance to develop a method that can automatically segment tumor target regions. In this paper, we propose a deep learning segmentation method based on multimodal positron emission tomography-computed tomography (PET-CT), which combines the high sensitivity of PET and the precise anatomical information of CT. We design an improved spatial attention network(ISA-Net) to increase the accuracy of PET or CT in detecting tumors, which uses multi-scale convolution operation to extract feature information and can highlight the tumor region location information and suppress the non-tumor region location information. In addition, our network uses dual-channel inputs in the coding stage and fuses them in the decoding stage, which can take advantage of the differences and complementarities between PET and CT. We validated the proposed ISA-Net method on two clinical datasets, a soft tissue sarcoma(STS) and a head and neck tumor(HECKTOR) dataset, and compared with other attention methods for tumor segmentation. The DSC score of 0.8378 on STS dataset and 0.8076 on HECKTOR dataset show that ISA-Net method achieves better segmentation performance and has better generalization. Conclusions: The method proposed in this paper is based on multi-modal medical image tumor segmentation, which can effectively utilize the difference and complementarity of different modes. The method can also be applied to other multi-modal data or single-modal data by proper adjustment.
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肝癌是世界上最常见的恶性疾病之一。 CT图像中肝脏肿瘤和血管的分割和标记可以为肝脏肿瘤诊断和手术干预中的医生提供便利。在过去的几十年中,基于深度学习的自动CT分段方法在医学领域得到了广泛的关注。在此期间出现了许多最先进的分段算法。然而,大多数现有的分割方法只关心局部特征背景,并在医学图像的全局相关性中具有感知缺陷,这显着影响了肝脏肿瘤和血管的分割效果。我们引入了一种基于变压器和SebottLenet的多尺度特征上下文融合网络,称为TransFusionNet。该网络可以准确地检测和识别肝脏容器的兴趣区域的细节,同时它可以通过利用CT图像的全球信息来改善肝肿瘤的形态边缘的识别。实验表明,TransFusionNet优于公共数据集LITS和3DIRCADB以及我们的临床数据集的最先进方法。最后,我们提出了一种基于训练模型的自动三维重建算法。该算法可以在1秒内快速准确地完成重建。
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Covid-19的传播给世界带来了巨大的灾难,自动分割感染区域可以帮助医生快速诊断并减少工作量。但是,准确和完整的分割面临一些挑战,例如散射的感染区分布,复杂的背景噪声和模糊的分割边界。为此,在本文中,我们提出了一个新的网络,用于从CT图像(名为BCS-NET)的自动covid-19肺部感染分割,该网络考虑了边界,上下文和语义属性。 BCS-NET遵循编码器架构,更多的设计集中在解码器阶段,该阶段包括三个逐渐边界上下文 - 语义重建(BCSR)块。在每个BCSR块中,注意引导的全局上下文(AGGC)模块旨在通过突出显示重要的空间和边界位置并建模全局上下文依赖性来学习解码器最有价值的编码器功能。此外,语义指南(SG)单元通过在中间分辨率上汇总多规模的高级特征来生成语义指南图来完善解码器特征。广泛的实验表明,我们提出的框架在定性和定量上都优于现有竞争对手。
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Mitosis nuclei count is one of the important indicators for the pathological diagnosis of breast cancer. The manual annotation needs experienced pathologists, which is very time-consuming and inefficient. With the development of deep learning methods, some models with good performance have emerged, but the generalization ability should be further strengthened. In this paper, we propose a two-stage mitosis segmentation and classification method, named SCMitosis. Firstly, the segmentation performance with a high recall rate is achieved by the proposed depthwise separable convolution residual block and channel-spatial attention gate. Then, a classification network is cascaded to further improve the detection performance of mitosis nuclei. The proposed model is verified on the ICPR 2012 dataset, and the highest F-score value of 0.8687 is obtained compared with the current state-of-the-art algorithms. In addition, the model also achieves good performance on GZMH dataset, which is prepared by our group and will be firstly released with the publication of this paper. The code will be available at: https://github.com/antifen/mitosis-nuclei-segmentation.
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计算机辅助医学图像分割已广泛应用于诊断和治疗,以获得靶器官和组织的形状和体积的临床有用信息。在过去的几年中,基于卷积神经网络(CNN)的方法(例如,U-Net)占主导地位,但仍遭受了不足的远程信息捕获。因此,最近的工作提出了用于医学图像分割任务的计算机视觉变压器变体,并获得了有希望的表现。这种变压器通过计算配对贴片关系来模拟远程依赖性。然而,它们促进了禁止的计算成本,尤其是在3D医学图像(例如,CT和MRI)上。在本文中,我们提出了一种称为扩张变压器的新方法,该方法在本地和全球范围内交替捕获的配对贴片关系进行自我关注。灵感来自扩张卷积核,我们以扩张的方式进行全球自我关注,扩大接收领域而不增加所涉及的斑块,从而降低计算成本。基于这种扩展变压器的设计,我们构造了一个用于3D医学图像分割的U形编码器解码器分层体系结构。 Synapse和ACDC数据集的实验表明,我们的D-Ager Model从头开始培训,以低计算成本从划痕训练,优于各种竞争力的CNN或基于变压器的分段模型,而不耗时的每训练过程。
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尽管已经开发了疫苗,并且国家疫苗接种率正在稳步提高,但2019年冠状病毒病(COVID-19)仍对世界各地的医疗保健系统产生负面影响。在当前阶段,从CT图像中自动分割肺部感染区域对于诊断和治疗COVID-19至关重要。得益于深度学习技术的发展,已经提出了一些针对肺部感染细分的深度学习解决方案。但是,由于分布分布,复杂的背景干扰和界限模糊,现有模型的准确性和完整性仍然不令人满意。为此,我们在本文中提出了一个边界引导的语义学习网络(BSNET)。一方面,结合顶级语义保存和渐进式语义集成的双分支语义增强模块旨在建模不同的高级特征之间的互补关系,从而促进产生更完整的分割结果。另一方面,提出了镜像对称边界引导模块,以以镜像对称方式准确检测病变区域的边界。公开可用数据集的实验表明,我们的BSNET优于现有的最新竞争对手,并实现了44 fps的实时推理速度。
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肝脏的准确细分是诊断疾病的先决条件。自动分割是计算机辅助检测和肝病诊断的重要应用。近年来,医学图像的自动化处理已经取得了突破。然而,腹部扫描CT图像的低对比度和肝脏形态的复杂性使得精确的自动分割具有挑战性。在本文中,我们提出了RA V-NET,这是基于U-Net的改进的医学图像自动分割模型。它有以下三个主要创新。建议Cofres模块(复合原始功能剩余模块)。通过更复杂的卷积层和跳过连接,使其获得更高级别的图像特征提取功能并防止梯度消失或爆炸。建议AR模块(注意恢复模块)以减少模型的计算工作。另外,通过调整通道和LSTM卷积来感测编码和解码模块的数据像素之间的空间特征。最后,有效地保留了图像特征。介绍了CA模块(通道注意模块),用于提取具有依赖性的相关通道,并通过矩阵点产品加强它们,同时在没有依赖性的情况下削弱无关的通道。达到关注的目的。 LSTM卷积和CA模块提供的注意机制是强证神经网络性能的保证。 U-Net网络的准确性:0.9862,精确度:0.9118,DSC:0.8547,JSC:0.82。 RA V-NET的评估指标,精度:0.9968,精确度:0.9597,DSC:0.9654,JSC:0.9414。分割效果的最代表性度量是DSC,其在U-NET上改善0.1107,JSC改善0.1214。
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医疗图像分割有助于计算机辅助诊断,手术和治疗。数字化组织载玻片图像用于分析和分段腺,核和其他生物标志物,这些标志物进一步用于计算机辅助医疗应用中。为此,许多研究人员开发了不同的神经网络来对组织学图像进行分割,主要是这些网络基于编码器编码器体系结构,并且还利用了复杂的注意力模块或变压器。但是,这些网络不太准确地捕获相关的本地和全局特征,并在多个尺度下具有准确的边界检测,因此,我们提出了一个编码器折叠网络,快速注意模块和多损耗函数(二进制交叉熵(BCE)损失的组合) ,焦点损失和骰子损失)。我们在两个公开可用数据集上评估了我们提出的网络的概括能力,用于医疗图像分割Monuseg和Glas,并胜过最先进的网络,在Monuseg数据集上提高了1.99%的提高,而GLAS数据集则提高了7.15%。实施代码可在此链接上获得:https://bit.ly/histoseg
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在过去的几年中,卷积神经网络(CNN),尤其是U-NET,一直是医学图像处理时代的流行技术。具体而言,开创性的U-NET及其替代方案成功地设法解决了各种各样的医学图像分割任务。但是,这些体系结构在本质上是不完美的,因为它们无法表现出长距离相互作用和空间依赖性,从而导致具有可变形状和结构的医学图像分割的严重性能下降。针对序列到序列预测的初步提议的变压器已成为替代体系结构,以精确地模拟由自我激进机制辅助的全局信息。尽管设计了可行的设计,但利用纯变压器来进行图像分割目的,可能导致限制的定位容量,导致低级功能不足。因此,一系列研究旨在设计基于变压器的U-NET的强大变体。在本文中,我们提出了Trans-Norm,这是一种新型的深层分割框架,它随同将变压器模块合并为标准U-NET的编码器和跳过连接。我们认为,跳过连接的方便设计对于准确的分割至关重要,因为它可以帮助扩展路径和收缩路径之间的功能融合。在这方面,我们从变压器模块中得出了一种空间归一化机制,以适应性地重新校准跳过连接路径。对医学图像分割的三个典型任务进行了广泛的实验,证明了透气的有效性。代码和训练有素的模型可在https://github.com/rezazad68/transnorm上公开获得。
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最新的语义分段方法采用具有编码器解码器架构的U-Net框架。 U-Net仍然具有挑战性,具有简单的跳过连接方案来模拟全局多尺度上下文:1)由于编码器和解码器级的不兼容功能集的问题,并非每个跳过连接设置都是有效的,甚至一些跳过连接对分割性能产生负面影响; 2)原始U-Net比某些数据集上没有任何跳过连接的U-Net更糟糕。根据我们的调查结果,我们提出了一个名为Uctransnet的新分段框架(在U-Net中的提议CTRANS模块),从引导机制的频道视角。具体地,CTRANS模块是U-NET SKIP连接的替代,其包括与变压器(命名CCT)和子模块通道 - 明智的跨关注进行多尺度信道交叉融合的子模块(命名为CCA)以指导熔融的多尺度通道 - 明智信息,以有效地连接到解码器功能以消除歧义。因此,由CCT和CCA组成的所提出的连接能够替换原始跳过连接以解决精确的自动医学图像分割的语义间隙。实验结果表明,我们的UCTRANSNET产生更精确的分割性能,并通过涉及变压器或U形框架的不同数据集和传统架构的语义分割来实现一致的改进。代码:https://github.com/mcgregorwwwww/uctransnet。
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