从医用试剂染色图像中分割牙齿斑块为诊断和确定随访治疗计划提供了宝贵的信息。但是,准确的牙菌斑分割是一项具有挑战性的任务,需要识别牙齿和牙齿斑块受到语义腔区域的影响(即,在牙齿和牙齿斑块之间的边界区域中存在困惑的边界)以及实例形状的复杂变化,这些变化均未完全解决。现有方法。因此,我们提出了一个语义分解网络(SDNET),该网络介绍了两个单任务分支,以分别解决牙齿和牙齿斑块的分割,并设计了其他约束,以学习每个分支的特定类别特征,从而促进语义分解并改善该类别的特征牙齿分割的性能。具体而言,SDNET以分裂方式学习了两个单独的分割分支和牙齿的牙齿,以解除它们之间的纠缠关系。指定类别的每个分支都倾向于产生准确的分割。为了帮助这两个分支更好地关注特定类别的特征,进一步提出了两个约束模块:1)通过最大化不同类别表示之间的距离来学习判别特征表示,以了解判别特征表示形式,以减少减少负面影响关于特征提取的语义腔区域; 2)结构约束模块(SCM)通过监督边界感知的几何约束提供完整的结构信息,以提供各种形状的牙菌斑。此外,我们构建了一个大规模的开源染色牙菌斑分割数据集(SDPSEG),该数据集为牙齿和牙齿提供高质量的注释。 SDPSEG数据集的实验结果显示SDNET达到了最新的性能。
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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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大多数息肉分段方法使用CNNS作为其骨干,导致在编码器和解码器之间的信息交换信息时的两个关键问题:1)考虑到不同级别特征之间的贡献的差异; 2)设计有效机制,以融合这些功能。不同于现有的基于CNN的方法,我们采用了一个变压器编码器,它学会了更强大和强大的表示。此外,考虑到息肉的图像采集影响和难以实现的性质,我们介绍了三种新模块,包括级联融合模块(CFM),伪装识别模块(CIM),A和相似性聚集模块(SAM)。其中,CFM用于从高级功能收集息肉的语义和位置信息,而CIM应用于在低级功能中伪装的息肉信息。在SAM的帮助下,我们将息肉区域的像素特征扩展到整个息肉区域的高电平语义位置信息,从而有效地融合了交叉级别特征。所提出的模型名为Polyp-PVT,有效地抑制了特征中的噪声,并显着提高了他们的表现力。在五个广泛采用的数据集上进行了广泛的实验表明,所提出的模型对各种具有挑战性的情况(例如,外观变化,小物体)比现有方法更加强大,并实现了新的最先进的性能。拟议的模型可在https://github.com/dengpingfan/polyp-pvt获得。
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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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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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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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Camouflaged object detection (COD) aims to detect/segment camouflaged objects embedded in the environment, which has attracted increasing attention over the past decades. Although several COD methods have been developed, they still suffer from unsatisfactory performance due to the intrinsic similarities between the foreground objects and background surroundings. In this paper, we propose a novel Feature Aggregation and Propagation Network (FAP-Net) for camouflaged object detection. Specifically, we propose a Boundary Guidance Module (BGM) to explicitly model the boundary characteristic, which can provide boundary-enhanced features to boost the COD performance. To capture the scale variations of the camouflaged objects, we propose a Multi-scale Feature Aggregation Module (MFAM) to characterize the multi-scale information from each layer and obtain the aggregated feature representations. Furthermore, we propose a Cross-level Fusion and Propagation Module (CFPM). In the CFPM, the feature fusion part can effectively integrate the features from adjacent layers to exploit the cross-level correlations, and the feature propagation part can transmit valuable context information from the encoder to the decoder network via a gate unit. Finally, we formulate a unified and end-to-end trainable framework where cross-level features can be effectively fused and propagated for capturing rich context information. Extensive experiments on three benchmark camouflaged datasets demonstrate that our FAP-Net outperforms other state-of-the-art COD models. Moreover, our model can be extended to the polyp segmentation task, and the comparison results further validate the effectiveness of the proposed model in segmenting polyps. The source code and results will be released at https://github.com/taozh2017/FAPNet.
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The lack of efficient segmentation methods and fully-labeled datasets limits the comprehensive assessment of optical coherence tomography angiography (OCTA) microstructures like retinal vessel network (RVN) and foveal avascular zone (FAZ), which are of great value in ophthalmic and systematic diseases evaluation. Here, we introduce an innovative OCTA microstructure segmentation network (OMSN) by combining an encoder-decoder-based architecture with multi-scale skip connections and the split-attention-based residual network ResNeSt, paying specific attention to OCTA microstructural features while facilitating better model convergence and feature representations. The proposed OMSN achieves excellent single/multi-task performances for RVN or/and FAZ segmentation. Especially, the evaluation metrics on multi-task models outperform single-task models on the same dataset. On this basis, a fully annotated retinal OCTA segmentation (FAROS) dataset is constructed semi-automatically, filling the vacancy of a pixel-level fully-labeled OCTA dataset. OMSN multi-task segmentation model retrained with FAROS further certifies its outstanding accuracy for simultaneous RVN and FAZ segmentation.
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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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Transformer-based models have been widely demonstrated to be successful in computer vision tasks by modelling long-range dependencies and capturing global representations. However, they are often dominated by features of large patterns leading to the loss of local details (e.g., boundaries and small objects), which are critical in medical image segmentation. To alleviate this problem, we propose a Dual-Aggregation Transformer Network called DuAT, which is characterized by two innovative designs, namely, the Global-to-Local Spatial Aggregation (GLSA) and Selective Boundary Aggregation (SBA) modules. The GLSA has the ability to aggregate and represent both global and local spatial features, which are beneficial for locating large and small objects, respectively. The SBA module is used to aggregate the boundary characteristic from low-level features and semantic information from high-level features for better preserving boundary details and locating the re-calibration objects. Extensive experiments in six benchmark datasets demonstrate that our proposed model outperforms state-of-the-art methods in the segmentation of skin lesion images, and polyps in colonoscopy images. In addition, our approach is more robust than existing methods in various challenging situations such as small object segmentation and ambiguous object boundaries.
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Medical image segmentation methods typically rely on numerous dense annotated images for model training, which are notoriously expensive and time-consuming to collect. To alleviate this burden, weakly supervised techniques have been exploited to train segmentation models with less expensive annotations. In this paper, we propose a novel point-supervised contrastive variance method (PSCV) for medical image semantic segmentation, which only requires one pixel-point from each organ category to be annotated. The proposed method trains the base segmentation network by using a novel contrastive variance (CV) loss to exploit the unlabeled pixels and a partial cross-entropy loss on the labeled pixels. The CV loss function is designed to exploit the statistical spatial distribution properties of organs in medical images and their variance distribution map representations to enforce discriminative predictions over the unlabeled pixels. Experimental results on two standard medical image datasets demonstrate that the proposed method outperforms the state-of-the-art weakly supervised methods on point-supervised medical image semantic segmentation tasks.
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深度学习已成为火星探索的强大工具。火星地形细分是一项重要的火星愿景任务,它是漫游者自动计划和安全驾驶的基础。但是,现有的基于深度学习的地形细分方法遇到了两个问题:一个是缺乏足够的详细和高信心注释,另一个是模型过度依赖于注释的培训数据。在本文中,我们从联合数据和方法设计的角度解决了这两个问题。我们首先提出了一个新的火星地形细分数据集,该数据集包含6K高分辨率图像,并根据置信度稀疏注释,以确保标签的高质量。然后从这些稀疏的数据中学习,我们为火星地形细分的基于表示的学习框架,包括一个自我监督的学习阶段(用于预训练)和半监督的学习阶段(用于微调)。具体而言,对于自我监督的学习,我们设计了一个基于掩盖图像建模(MIM)概念的多任务机制,以强调图像的纹理信息。对于半监督的学习,由于我们的数据集很少注释,因此我们鼓励该模型通过在线生成和利用伪标签来挖掘每个图像中未标记的区域的信息。我们将数据集和方法命名为MARS(S $^{5} $ MARS)的自我监督和半监督分割。实验结果表明,我们的方法可以超越最先进的方法,并通过很大的边距提高地形分割性能。
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利用深度学习的水提取需要精确的像素级标签。然而,在像素级别标记高分辨率遥感图像非常困难。因此,我们研究如何利用点标签来提取水体并提出一种名为邻居特征聚合网络(NFANET)的新方法。与PixelLevel标签相比,Point标签更容易获得,但它们会失去许多信息。在本文中,我们利用了局部水体的相邻像素之间的相似性,并提出了邻居采样器来重塑遥感图像。然后,将采样的图像发送到网络以进行特征聚合。此外,我们使用改进的递归训练算法进一步提高提取精度,使水边界更加自然。此外,我们的方法利用相邻特征而不是全局或本地特征来学习更多代表性。实验结果表明,所提出的NFANET方法不仅优于其他研究的弱监管方法,而且还获得与最先进的结果相似。
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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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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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随着深度卷积神经网络的发展,近年来,医学图像分割取得了一系列突破。但是,高性能卷积神经网络总是意味着许多参数和高计算成本,这将阻碍在临床情况下的应用。同时,大规模注释的医学图像数据集的稀缺性进一步阻碍了高性能网络的应用。为了解决这些问题,我们提出了图形流,即一个全面的知识蒸馏框架,以用于网络效率和注释效率的医学图像分割。具体而言,我们的核心图流动蒸馏将跨层变化的本质从训练有素的繁琐教师网络转移到未经训练的紧凑型学生网络。此外,无监督的解释器模块被整合在一起以净化教师网络的知识,这也对训练程序的稳定也有益。此外,我们通过集成对抗性蒸馏和香草逻辑蒸馏来构建一个统一的蒸馏框架,这可以进一步完善紧凑网络的最终预测。通过不同的教师网络(常规的卷积架构或普遍的变压器体系结构)和学生网络,我们在四个具有不同模态的医学图像数据集(胃癌,Synapse,Busi和CVC-ClinicdB)上进行了广泛的实验。我们证明了我们的重要能力在这些数据集上实现竞争性能的方法。此外,我们证明了图形通过新型半监督范式进行双重有效医学图像分割的有效性。我们的代码将在图流量下可用。
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滴虫病是一种常见的传染病,由寄生虫毛trichomonas阴道引起,如果不加以治疗,则增加了在人类中艾滋病毒的风险。从微观图像中对阴道的自动检测可以提供至关重要的信息,以诊断滴虫病。然而,由于毛滴虫和其他细胞之间的高外观相似性(例如,白细胞),由于其运动性较大,而且缺乏较大的巨大的外观差异,因此精确的阴道分割(TVS)是一项艰巨的任务,这是一项具有挑战性的任务,最重要的是,最重要的是,其出现较大的外观变化。对深度模型培训的规模注释数据。为了应对这些挑战,我们精心阐述了第一个大规模的微观图像数据集,trichomonas vaginalis,名为TVMI3K,由3158张图像组成,涵盖了各种背景中的毛trichomonas,具有高质量的注释,包括对象层面标签,对象标签,对象,对象,对象,物体,物体,物体,物体标签,物体标签,物体标签,对象。边界和具有挑战性的属性。此外,我们提出了一个简单而有效的基线,称为TVNet,以自动从微观图像中分割毛刺,包括高分辨率融合和前景 - 背景的注意模块。广泛的实验表明,我们的模型实现了卓越的细分性能,并且在定量和定性上都超越了各种尖端的对象检测模型,这使其成为促进电视任务中未来研究的有希望的框架。数据集和结果将在:https://github.com/cellrecog/cellrecog上公开可用。
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深度学习已被广​​泛用于医学图像细分和其他方面。但是,现有的医学图像分割模型的性能受到获得足够数量的高质量数据的挑战的限制。为了克服限制,我们提出了一个新的视觉医学图像分割模型LVIT(语言符合视觉变压器)。在我们的模型中,引入了医学文本注释,以弥补图像数据的质量缺陷。此外,文本信息可以在一定程度上指导伪标签的产生,并进一步保证半监督学习中伪标签的质量。我们还提出了指数伪标签迭代机制(EPI),以帮助扩展LVIT和像素级注意模块(PLAM)的半监督版本,以保留图像的局部特征。在我们的模型中,LV(语言视觉)损失旨在直接使用文本信息监督未标记图像的培训。为了验证LVIT的性能,我们构建了包含病理图像,X射线等的多模式医学分割数据集(图像 +文本)。实验结果表明,我们提出的LVIT在完全和半监督条件下具有更好的分割性能。代码和数据集可在https://github.com/huanglizi/lvit上找到。
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小儿肌肉骨骼系统的临床诊断依赖于医学成像检查的分析。在医学图像处理管道中,使用深度学习算法的语义分割使人可以自动生成患者特定的三维解剖模型,这对于形态学评估至关重要。但是,小儿成像资源的稀缺性可能导致单个深层分割模型的准确性和泛化性能降低。在这项研究中,我们建议设计一个新型的多任务多任务多域学习框架,在该框架中,单个分割网络对由解剖学的不同部分产生的多个数据集进行了优化。与以前的方法不同,我们同时考虑多个强度域和分割任务来克服小儿数据的固有稀缺性,同时利用成像数据集之间的共享特征。为了进一步提高概括能力,我们从自然图像分类中采用了转移学习方案,以及旨在在共享表示中促进域特异性群集的多尺度对比正则化,以及多连接解剖学先验来执行解剖学上一致的预测。我们评估了使用脚踝,膝盖和肩关节的三个稀缺和小儿成像数据集进行骨分割的贡献。我们的结果表明,所提出的方法在骰子指标中的表现优于个人,转移和共享分割方案,并具有统计学上足够的利润。拟议的模型为智能使用成像资源和更好地管理小儿肌肉骨骼疾病提供了新的观点。
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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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