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。

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.

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。

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。

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

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。

域适应是一种解决未经看线环境中缺乏大量标记数据的技术。提出了无监督的域适应，以使模型适用于使用单独标记的源数据和未标记的目标域数据的新模式。虽然已经提出了许多图像空间域适配方法来捕获像素级域移位，但是这种技术可能无法维持分割任务的高电平语义信息。对于生物医学图像的情况，在域之间的图像转换操作期间，诸如血管的细细节可能会丢失。在这项工作中，我们提出了一种模型，它使用周期 - 一致丢失在域之间适应域，同时通过在适应过程中强制执行基于边缘的损耗来维持原始图像的边缘细节。我们通过将其与其他两只眼底血管分割数据集的其他方法进行比较来证明我们的算法的有效性。与SOTA和〜5.2增量相比，我们达到了1.1〜9.2递增的骰子分数。

医疗图像合成引起了人们的关注，因为它可能会产生缺失的图像数据，改善诊断并受益于许多下游任务。但是，到目前为止，开发的合成模型并不适应显示域移位的看不见的数据分布，从而限制了其在临床常规中的适用性。这项工作着重于探索3D图像到图像合成模型的域适应性（DA）。首先，我们强调了分类，分割和合成模型之间DA的技术差异。其次，我们提出了一种基于近似3D分布的2D变异自动编码器的新型有效适应方法。第三，我们介绍了有关适应数据量和关键超参数量的影响的经验研究。我们的结果表明，所提出的方法可以显着提高3D设置中未见域的合成精度。该代码可在https://github.com/winstonhutiger/2d_vae_uda_for_3d_sythesis上公开获得。

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）。

无监督的域适应性（UDA）是解决一个问题的关键技术之一，很难获得监督学习所需的地面真相标签。通常，UDA假设在培训过程中可以使用来自源和目标域中的所有样本。但是，在涉及数据隐私问题的应用下，这不是现实的假设。为了克服这一限制，最近提出了无源数据的UDA，即无源无监督的域适应性（SFUDA）。在这里，我们提出了一种用于医疗图像分割的SFUDA方法。除了在UDA中通常使用的熵最小化方法外，我们还引入了一个损失函数，以避免目标域中的特征规范和在保留目标器官的形状约束之前。我们使用数据集进行实验，包括多种类型的源目标域组合，以显示我们方法的多功能性和鲁棒性。我们确认我们的方法优于所有数据集中的最先进。

精确的心脏计算，多种式图像的分析和建模对于心脏病的诊断和治疗是重要的。晚期钆增强磁共振成像（LGE MRI）是一种有希望的技术，可视化和量化心肌梗塞（MI）和心房疤痕。由于LGE MRI的低图像质量和复杂的增强图案，MI和心房疤痕的自动化量可能是具有挑战性的。此外，与带金标准标签的其他序列LGE MRIS相比特别有限，这表示用于开发用于自动分割和LGE MRIS定量的新型算法的另一个障碍。本章旨在总结最先进的基于深度学习的多模态心脏图像分析的先进贡献。首先，我们向基于多序心脏MRI的心肌和病理分割介绍了两个基准工作。其次，提出了两种新的左心房瘢痕分割和从LGE MRI定量的新型框架。第三，我们为跨型心脏图像分割提出了三种无监督的域适应技术。

Unsupervised domain adaptation (UDA) aims to learn a model trained on source domain and performs well on unlabeled target domain. In medical image segmentation field, most existing UDA methods depend on adversarial learning to address the domain gap between different image modalities, which is ineffective due to its complicated training process. In this paper, we propose a simple yet effective UDA method based on frequency and spatial domain transfer uner multi-teacher distillation framework. In the frequency domain, we first introduce non-subsampled contourlet transform for identifying domain-invariant and domain-variant frequency components (DIFs and DVFs), and then keep the DIFs unchanged while replacing the DVFs of the source domain images with that of the target domain images to narrow the domain gap. In the spatial domain, we propose a batch momentum update-based histogram matching strategy to reduce the domain-variant image style bias. Experiments on two cross-modality medical image segmentation datasets (cardiac, abdominal) show that our proposed method achieves superior performance compared to state-of-the-art methods.

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。

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。

培训语义细分模型的现实世界注释收集是一个昂贵的过程。无监督的域适应性（UDA）试图通过研究如何使用更多可访问的数据（例如合成数据）来训练和适应现实世界图像而无需其注释，以解决此问题。最近的UDA方法通过使用学生和教师网络对像素的分类损失进行培训，适用于自学习。在本文中，我们建议通过对网络输出中元素之间的像素间关系进行建模，将一致性正则项添加到半监督UDA中。我们通过将其应用于最先进的涂抹式框架并将GTA5上的MIOU1绩效应用于CityScapes Benchmark，并在Synthia上的MIOU16绩效提高了MIOU19在Synthia上的效果，并将MIOU19上的MIOU1上的性能提高到CityScapes基准，将其应用于CityScapes Benchmark，并将MIOU19上的MIOU1上的性能提高到CityScapes基准，从而证明了拟议的一致性正规化项的有效性。

Objective: Thigh muscle group segmentation is important for assessment of muscle anatomy, metabolic disease and aging. Many efforts have been put into quantifying muscle tissues with magnetic resonance (MR) imaging including manual annotation of individual muscles. However, leveraging publicly available annotations in MR images to achieve muscle group segmentation on single slice computed tomography (CT) thigh images is challenging. Method: We propose an unsupervised domain adaptation pipeline with self-training to transfer labels from 3D MR to single CT slice. First, we transform the image appearance from MR to CT with CycleGAN and feed the synthesized CT images to a segmenter simultaneously. Single CT slices are divided into hard and easy cohorts based on the entropy of pseudo labels inferenced by the segmenter. After refining easy cohort pseudo labels based on anatomical assumption, self-training with easy and hard splits is applied to fine tune the segmenter. Results: On 152 withheld single CT thigh images, the proposed pipeline achieved a mean Dice of 0.888(0.041) across all muscle groups including sartorius, hamstrings, quadriceps femoris and gracilis. muscles Conclusion: To our best knowledge, this is the first pipeline to achieve thigh imaging domain adaptation from MR to CT. The proposed pipeline is effective and robust in extracting muscle groups on 2D single slice CT thigh images.The container is available for public use at https://github.com/MASILab/DA_CT_muscle_seg

对于医学图像分析，在一个或几个领域训练的分割模型由于不同数据采集策略之间的差异而缺乏概括性的能力，无法看不见域。我们认为，分割性能的退化主要归因于过度拟合源域和域移位。为此，我们提出了一种新颖的可推广医学图像分割方法。要具体而言，我们通过将分割模型与自学域特异性图像恢复（DSIR）模块相结合，将方法设计为多任务范式。我们还设计了一个随机的振幅混音（RAM）模块，该模块结合了不同域图像的低级频率信息以合成新图像。为了指导我们的模型对域转移有抵抗力，我们引入了语义一致性损失。我们证明了我们在医学图像中两个可公开的分段基准测试中的方法的性能，这证实了我们的方法可以实现最先进的性能。

现代深层神经网络在部署到现实世界应用程序时努力转移知识并跨越不同领域的知识。当前，引入了域的概括（DG），以从多个域中学习通用表示，以提高看不见的域的网络泛化能力。但是，以前的DG方法仅关注数据级的一致性方案，而无需考虑不同一致性方案之间的协同正则化。在本文中，我们通过通过协同整合外在的一致性和内在的一致性来提出一个新型的域概括（HCDG）层次一致性框架。特别是对于外部一致性，我们利用跨多个源域的知识来强制数据级的一致性。为了更好地提高这种一致性，我们将新型的高斯混合策略设计为基于傅立叶的数据增强，称为domainup。对于固有的一致性，我们在双重任务方案下对同一实例执行任务级的一致性。我们在两个医学图像分割任务上评估了提出的HCDG框架，即对眼底图像和前列腺MRI分割的视频杯/圆盘分割。广泛的实验结果表明了我们的HCDG框架的有效性和多功能性。

无监督的域适应性（UDA）旨在使标记的源域的模型适应未标记的目标域。现有的基于UDA的语义细分方法始终降低像素级别，功能级别和输出级别的域移动。但是，几乎所有这些都在很大程度上忽略了上下文依赖性，该依赖性通常在不同的领域共享，从而导致较不怀疑的绩效。在本文中，我们提出了一个新颖的环境感知混音（camix）框架自适应语义分割的框架，该框架以完全端到端的可训练方式利用了上下文依赖性的这一重要线索作为显式的先验知识，以增强对适应性的适应性目标域。首先，我们通过利用积累的空间分布和先前的上下文关系来提出上下文掩盖的生成策略。生成的上下文掩码在这项工作中至关重要，并将指导三个不同级别的上下文感知域混合。此外，提供了背景知识，我们引入了重要的一致性损失，以惩罚混合学生预测与混合教师预测之间的不一致，从而减轻了适应性的负面转移，例如早期绩效降级。广泛的实验和分析证明了我们方法对广泛使用的UDA基准的最新方法的有效性。

域的概括通常需要来自多个源域的数据才能进行模型学习。但是，这种强大的假设可能并不总是在实践中成立，尤其是在数据共享高度关注，有时由于隐私问题而高度刺激的医学领域。本文研究了重要但具有挑战性的单个领域概括问题，其中在最坏情况下仅具有一个源域，可以直接概括到不同看不见的目标域。我们提出了一种在医学图像分割中解决此问题的新方法，该方法可以提取并集成了跨域不变的分割的语义形状的先验信息，即使是从单个域数据中也可以很好地捕捉，以促进分布偏移下的分割。此外，进一步设计了具有双偶然性正则化的测试时间适应策略，以促进每个看不见的域下这些形状先验的动态融合，以提高模型的通用性。对两个医学图像分割任务进行的广泛实验证明了我们在各种看不见的领域中的方法的一致改进，以及在最坏情况下，它比最先进的方法相比，它优于最先进的方法。