Colonoscopy, currently the most efficient and recognized colon polyp detection technology, is necessary for early screening and prevention of colorectal cancer. However, due to the varying size and complex morphological features of colonic polyps as well as the indistinct boundary between polyps and mucosa, accurate segmentation of polyps is still challenging. Deep learning has become popular for accurate polyp segmentation tasks with excellent results. However, due to the structure of polyps image and the varying shapes of polyps, it is easy for existing deep learning models to overfit the current dataset. As a result, the model may not process unseen colonoscopy data. To address this, we propose a new state-of-the-art model for medical image segmentation, the SSFormer, which uses a pyramid Transformer encoder to improve the generalization ability of models. Specifically, our proposed Progressive Locality Decoder can be adapted to the pyramid Transformer backbone to emphasize local features and restrict attention dispersion. The SSFormer achieves stateof-the-art performance in both learning and generalization assessment.
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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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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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结肠镜检查是一种金标准程序,但依赖于高度操作员。已经努力自动化息肉的检测和分割,这是一种癌前前兆,以有效地减少错过率。广泛使用的通过编码器解码器驱动的计算机辅助息肉分段系统在精度方面具有高性能。然而,从各种中心收集的息肉分割数据集可以遵循不同的成像协议,导致数据分布的差异。因此,大多数方法遭受性能下降,并且需要对每个特定数据集进行重新训练。我们通过提出全局多尺度剩余融合网络(GMSRF-Net)来解决这个概括问题。我们所提出的网络在为所有分辨率尺度执行多尺度融合操作时保持高分辨率表示。为了进一步利用比例信息,我们在GMSRF-Net中设计交叉多尺度注意(CMSA)和多尺度特征选择(MSFS)模块。由CMSA和MSFS门控的重复融合操作展示了网络的改进的概括性。在两种不同的息肉分割数据集上进行的实验表明,我们提出的GMSRF-Net优于先前的最先进的方法,在骰子方面,在看不见的CVC-ClinicDB和Unseen KVasir-SEG上的前一流的最先进方法。系数。
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卷积神经网络(CNN)已成为医疗图像分割任务的共识。但是,由于卷积操作的性质,它们在建模长期依赖性和空间相关性时受到限制。尽管最初开发了变压器来解决这个问题,但它们未能捕获低级功能。相比之下,证明本地和全球特征对于密集的预测至关重要,例如在具有挑战性的环境中细分。在本文中,我们提出了一种新型方法,该方法有效地桥接了CNN和用于医学图像分割的变压器。具体而言,我们使用开创性SWIN变压器模块和一个基于CNN的编码器设计两个多尺度特征表示。为了确保从上述两个表示获得的全局和局部特征的精细融合,我们建议在编码器编码器结构的跳过连接中提出一个双层融合(DLF)模块。在各种医学图像分割数据集上进行的广泛实验证明了Hiformer在计算复杂性以及定量和定性结果方面对其他基于CNN的,基于变压器和混合方法的有效性。我们的代码可在以下网址公开获取:https://github.com/amirhossein-kz/hiformer
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识别息肉对于在计算机辅助临床支持系统中自动分析内窥镜图像的自动分析具有挑战性。已经提出了基于卷积网络(CNN),变压器及其组合的模型,以分割息肉以有希望的结果。但是,这些方法在模拟息肉的局部外观方面存在局限性,或者在解码过程中缺乏用于空间依赖性的多层次特征。本文提出了一个新颖的网络,即结肠形式,以解决这些局限性。 Colonformer是一种编码器架构,能够在编码器和解码器分支上对远程语义信息进行建模。编码器是一种基于变压器的轻量级体系结构,用于在多尺度上建模全局语义关系。解码器是一种层次结构结构,旨在学习多层功能以丰富特征表示。此外,添加了一个新的Skip连接技术,以完善整体地图中的息肉对象的边界以进行精确分割。已经在五个流行的基准数据集上进行了广泛的实验,以进行息肉分割,包括Kvasir,CVC-Clinic DB,CVC-ColondB,CVC-T和Etis-Larib。实验结果表明,我们的结肠构造者在所有基准数据集上的表现优于其他最先进的方法。
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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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由于长距离依赖性建模的能力,变压器在各种自然语言处理和计算机视觉任务中表现出令人印象深刻的性能。最近的进展证明,将这种变压器与基于CNN的语义图像分割模型相结合非常有前途。然而,目前还没有很好地研究了纯变压器的方法如何实现图像分割。在这项工作中,我们探索了语义图像分割的新框架,它是基于编码器 - 解码器的完全变压器网络(FTN)。具体地,我们首先提出金字塔组变压器(PGT)作为逐步学习分层特征的编码器,同时降低标准视觉变压器(VIT)的计算复杂性。然后,我们将特征金字塔变换器(FPT)提出了来自PGT编码器的多电平进行语义图像分割的多级别的语义级别和空间级信息。令人惊讶的是,这种简单的基线可以在多个具有挑战性的语义细分和面部解析基准上实现更好的结果,包括帕斯卡背景,ADE20K,Cocostuff和Celebamask-HQ。源代码将在https://github.com/br -dl/paddlevit上发布。
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肺癌往往在晚期检测到,导致患者死亡率高。因此,最近的研究集中在早期疾病检测上。肺癌通常首先出现在气道壁的支气管上皮内发生的病变。支气管镜检查是有效无创支气化病变检测的选择程序。特别是,自身荧光支气管镜检查(AFB)区分了正常组织和患病组织的自荧光特性,在AFB视频帧中,病变在AFB视频帧中显得红棕色,而正常组织则为绿色。由于最近的研究表明AFB具有高病变敏感性的能力,因此在标准的支气管镜呼吸道考试中,它已成为一种潜在的关键方法,用于早期肺癌检测。不幸的是,对AFB视频的手动检查非常乏味且容易出错,而有限的努力已花费在可能更健壮的自动AFB病变检测和细分方面。我们提出了一个实时的深度学习体系结构ESFPNET,用于从AFB视频流中对支气管病变的强大检测和分割。该体系结构具有编码器结构,该结构可利用预审计的混合变压器(MIT)编码器和阶段特征金字塔(ESFP)解码器结构。来自肺癌患者气道考试的AFB视频的结果表明,我们的方法分别给出了平均骰子指数和0.782和0.658的IOU值,而处理吞吐量为27帧/秒。这些值优于使用混合变压器或基于CNN的编码器的其他竞争体系结构获得的结果。此外,ETIS-LaribpolypDB数据集的出色性能证明了其对其他域的潜在适用性。
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Most recent semantic segmentation methods adopt a fully-convolutional network (FCN) with an encoderdecoder architecture. The encoder progressively reduces the spatial resolution and learns more abstract/semantic visual concepts with larger receptive fields. Since context modeling is critical for segmentation, the latest efforts have been focused on increasing the receptive field, through either dilated/atrous convolutions or inserting attention modules. However, the encoder-decoder based FCN architecture remains unchanged. In this paper, we aim to provide an alternative perspective by treating semantic segmentation as a sequence-to-sequence prediction task. Specifically, we deploy a pure transformer (i.e., without convolution and resolution reduction) to encode an image as a sequence of patches. With the global context modeled in every layer of the transformer, this encoder can be combined with a simple decoder to provide a powerful segmentation model, termed SEgmentation TRansformer (SETR). Extensive experiments show that SETR achieves new state of the art on ADE20K (50.28% mIoU), Pascal Context (55.83% mIoU) and competitive results on Cityscapes. Particularly, we achieve the first position in the highly competitive ADE20K test server leaderboard on the day of submission.
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通过结肠镜检查检测和去除癌前息肉是预防全球结直肠癌的主要技术。然而,内镜医生的结直肠息肉率差异很大。众所周知,计算机辅助诊断(CAD)系统可以帮助内窥镜检测结肠息肉并最大程度地减少内镜医生之间的变化。在这项研究中,我们介绍了一种新颖的深度学习体系结构,称为{\ textbf {mkdcnet}},以自动息肉分割鲁棒性,以鲁棒性数据分布的重大变化。 MKDCNET只是一个编码器decoder神经网络,它使用预先训练的\ textIt {resnet50}作为编码器和小说\ textit {多个内核扩张卷积(MKDC)}块,可以扩展更多的观点,以了解更多强大的和异性的表示形式。对四个公开息肉数据集和细胞核数据集进行的广泛实验表明,当在从不同分布中对未见息肉数据进行测试时,在对同一数据集进行训练和测试时,所提出的MKDCNET在同一数据集进行训练和测试时,超出了最先进的方法。取得丰富的结果,我们证明了拟议的建筑的鲁棒性。从效率的角度来看,我们的算法可以在RTX 3090 GPU上以每秒($ \ of45 $)帧进行处理。 MKDCNET可能是建造临床结肠镜检查实时系统的强大基准。建议的MKDCNET的代码可在\ url {https://github.com/nikhilroxtomar/mkdcnet}上获得。
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多任务密集的场景理解是一个蓬勃发展的研究领域,需要同时对与像素预测的一系列相关任务进行推理。由于卷积操作的大量利用,大多数现有作品都会遇到当地建模的严重限制,而在全球空间位置和多任务背景中学习相互作用和推断对于此问题至关重要。在本文中,我们提出了一种新颖的端到端倒立金字塔多任务变压器(Invpt),以在统一框架中对空间位置和多个任务进行同时建模。据我们所知,这是探索设计变压器结构的第一项工作,以用于多任务密集的预测以进行场景理解。此外,人们广泛证明,较高的空间分辨率对密集的预测非常有益,而对于现有的变压器来说,由于对大空间大小的巨大复杂性,现有变形金刚更深入地采用更高的分辨率。 Invpt提出了一个有效的上移动器块,以逐渐增加分辨率学习多任务特征交互,这还结合了有效的自我发言消息传递和多规模特征聚合,以高分辨率产生特定于任务的预测。我们的方法分别在NYUD-V2和PASCAL-CONTEXT数据集上实现了卓越的多任务性能,并且显着优于先前的最先前。该代码可在https://github.com/prismformore/invpt上获得
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Semantic segmentation usually benefits from global contexts, fine localisation information, multi-scale features, etc. To advance Transformer-based segmenters with these aspects, we present a simple yet powerful semantic segmentation architecture, termed as IncepFormer. IncepFormer has two critical contributions as following. First, it introduces a novel pyramid structured Transformer encoder which harvests global context and fine localisation features simultaneously. These features are concatenated and fed into a convolution layer for final per-pixel prediction. Second, IncepFormer integrates an Inception-like architecture with depth-wise convolutions, and a light-weight feed-forward module in each self-attention layer, efficiently obtaining rich local multi-scale object features. Extensive experiments on five benchmarks show that our IncepFormer is superior to state-of-the-art methods in both accuracy and speed, e.g., 1) our IncepFormer-S achieves 47.7% mIoU on ADE20K which outperforms the existing best method by 1% while only costs half parameters and fewer FLOPs. 2) Our IncepFormer-B finally achieves 82.0% mIoU on Cityscapes dataset with 39.6M parameters. Code is available:github.com/shendu0321/IncepFormer.
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结肠镜检查被广泛认为是早期检测结直肠癌(CRC)的金标准程序。分割对于两种重要的临床应用,即病变检测和分类很有价值,提供了提高准确性和鲁棒性的手段。结肠镜检查中息肉的手动分割是耗时的。结果,使用深度学习(DL)进行息肉的自动化已经变得很重要。但是,基于DL的解决方案可能容易受到过度拟合的影响,因此无法推广到不同结肠镜捕获的图像。最新的基于变压器的语义分割的体系结构既实现更高的性能又比替代方案更好,但是通常可以预测$ \ frac {h} {4} \ times \ times \ frac {w} {4} {4} $ apatial dimensions的分割图h \ times w $输入图像。为此,我们提出了一种用于全尺寸分割的新体系结构,该结构利用了变压器在主要分支中提取最重要的特征的优势,同时用二级全卷积分支全面预测其限制了其局限性。然后将两个分支的最终功能融合,以最终预测$ h \ times w $分段地图。我们在KVASIR-SEG和CVC-ClinicDB数据集基准上都证明了我们方法相对于MDICE,MIOU,MPRECISION和MRECALL METICS的最先进性能。此外,我们在每个数据集上训练模型,并对另一个数据集进行评估以证明其出色的概括性能。
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多年来,卷积神经网络(CNN)已成为多种计算机视觉任务的事实上的标准。尤其是,基于开创性体系结构(例如具有跳过连接的U形模型)或具有金字塔池的Artous卷积的深度神经网络已针对广泛的医学图像分析任务量身定制。此类架构的主要优点是它们容易拘留多功能本地功能。然而,作为一般共识,CNN无法捕获由于卷积操作的固有性能的内在特性而捕获长期依赖性和空间相关性。另外,从全球信息建模中获利的变压器源于自我发项机制,最近在自然语言处理和计算机视觉方面取得了出色的表现。然而,以前的研究证明,局部和全局特征对于密集预测的深层模型至关重要,例如以不同的形状和配置对复杂的结构进行分割。为此,本文提出了TransDeeplab,这是一种新型的DeepLab样纯变压器,用于医学图像分割。具体而言,我们用移动的窗口利用层次旋转式变形器来扩展DeepLabV3并建模非常有用的空间金字塔池(ASPP)模块。对相关文献的彻底搜索结果是,我们是第一个用基于纯变压器模型对开创性DeepLab模型进行建模的人。关于各种医学图像分割任务的广泛实验证明,我们的方法在视觉变压器和基于CNN的方法的合并中表现出色或与大多数当代作品相提并论,并显着降低了模型复杂性。代码和训练有素的模型可在https://github.com/rezazad68/transdeeplab上公开获得
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图像中的场景细分是视觉内容理解中的一个基本而又具有挑战性的问题,即学习一个模型,将每个图像像素分配给分类标签。这项学习任务的挑战之一是考虑空间和语义关系以获得描述性特征表示,因此从多个量表中学习特征图是场景细分中的一种常见实践。在本文中,我们探讨了在多尺度图像窗口中自我发挥的有效使用来学习描述性视觉特征,然后提出三种不同的策略来汇总这些特征图以解码特征表示形式以进行密集的预测。我们的设计基于最近提出的SWIN Transformer模型,该模型完全放弃了卷积操作。借助简单而有效的多尺度功能学习和聚合,我们的模型在四个公共场景细分数据集,Pascal VOC2012,Coco-STUFF 10K,ADE20K和CITYSCAPES上实现了非常有希望的性能。
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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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Lesion segmentation requires both speed and accuracy. In this paper, we propose a simple yet efficient network DSNet, which consists of a encoder based on Transformer and a convolutional neural network(CNN)-based distinct pyramid decoder containing three dual-stream attention (DSA) modules. Specifically, the DSA module fuses features from two adjacent levels through the false positive stream attention (FPSA) branch and the false negative stream attention (FNSA) branch to obtain features with diversified contextual information. We compare our method with various state-of-the-art (SOTA) lesion segmentation methods with several public datasets, including CVC-ClinicDB, Kvasir-SEG, and ISIC-2018 Task 1. The experimental results show that our method achieves SOTA performance in terms of mean Dice coefficient (mDice) and mean Intersection over Union (mIoU) with low model complexity and memory consumption.
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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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Semantic segmentation of UAV aerial remote sensing images provides a more efficient and convenient surveying and mapping method for traditional surveying and mapping. In order to make the model lightweight and improve a certain accuracy, this research developed a new lightweight and efficient network for the extraction of ground features from UAV aerial remote sensing images, called LDMCNet. Meanwhile, this research develops a powerful lightweight backbone network for the proposed semantic segmentation model. It is called LDCNet, and it is hoped that it can become the backbone network of a new generation of lightweight semantic segmentation algorithms. The proposed model uses dual multi-scale context modules, namely the Atrous Space Pyramid Pooling module (ASPP) and the Object Context Representation module (OCR). In addition, this research constructs a private dataset for semantic segmentation of aerial remote sensing images from drones. This data set contains 2431 training sets, 945 validation sets, and 475 test sets. The proposed model performs well on this dataset, with only 1.4M parameters and 5.48G floating-point operations (FLOPs), achieving an average intersection-over-union ratio (mIoU) of 71.12%. 7.88% higher than the baseline model. In order to verify the effectiveness of the proposed model, training on the public datasets "LoveDA" and "CITY-OSM" also achieved excellent results, achieving mIoU of 65.27% and 74.39%, respectively.
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