修改中。。。。【AIChallenger 2018 】【眼底水肿病变区域分割】冠军解决方案

分享了在眼底水肿病变区域分割竞赛中的经验,包括数据处理、模型选择及优化策略,采用基于ResNet34的Unet模型,实现多任务架构下的病变分类与分割。

内容完善中。。。

赛道:眼底水肿病变区域分割

队名:965728310

比赛地址:https://challenger.ai/competition/fl2018,答辩视频地址可关注官网最新动态

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代码:后期更新

题目内容:对OCT图像中,水肿类型进行多分类,且对病变区域进行分割

                  

数据观测

                   

       数据集中存在不少问题:

                  1、类别分布不平衡,PED视网膜色素上皮脱离这种病变在数据集中相对较少。

                        从答辩情况来看,有不少队伍,采用了一定的数据集增广方案去增加这一类数据(暴力黏贴与弹性变换、GAN)。当然GAN的方法不错,而且最近不少用GAN来做数据增广,都有效的提高了模型的能力。

                  

      在很多比赛中,参赛队都会考虑数据处理,这部分也是非常花费时间的,也有不少人采取了剔除数据集中的不好的数据。但是任何对数据集苛求的模型,都会大大增加成本,而且数据质量是目前无法绝对保证的,所以模型的泛化能力才是关键。

      

方案思路

               

       尝试过很多的图像预处理方案,分割后处理方案!涉及“小波变换降噪”、“散斑降噪”等一些目前较为成熟的医疗图像去噪手段,但是在我们的最终解决方案中都没有采纳!关于后处理方案,我们尝试过CRF,ConvCRF等一些常用手段,也再最终被我们淘汰!

模型方案

              

              

        我们采用过两种经典模型:FCN、Unet,FCN-PSP-Unet其实是我们最好的模型,但是由于模型比较大,因此被我淘汰。我们最后使用的是基于resnet34的Unet。

       之所以,一开始会采用FCN这种大模型,也是为了能够让普通的图像和医疗图像之间能有一个更加通用的模型,所以一开始会在FCN上去尝试,而且根据数据集数量来说,和VOC的增广集到达了差不多的级别,只不过图像中特征比较单一。

       在我们的实验中,PSPnet去结合Unet结构,也就是类似于deeplabv3+的模型,其实效果最好。

         我们自始至终都是采用多任务架构,分类与分割并行:

         1、特征编码层:代表了把最终encoder的feature maps进行编码成特征向量,这里采用了建立视觉单词库,类似于词袋模型/视觉中心这这感觉。通过这种方式得到特征向量。

         2、利用特征向量进行attention,优化feature maps

         3、我们加入了ScSE 这个模块,由于我比较懒,最终也没画图~~~~

         4、最终方案中loss=softmax Cross entropy loss + Dice loss + sigmoid 的class loss + 深度监督loss,我也尝试过对不同类别加权重、focal loss 甚至 Lovasz-Softmax 的loss,虽然有一些尝试对结果有提升,但是我觉得不方便,在最终的提交方案中,并没有采用。

总结

                   

### CMR图像中心室血池、心肌区域、水肿梗死分割的金标准数值 在医学影像处理领域,心脏磁共振成像(CMR)是评估心脏结构和功能的重要工具。对于左右心室血池、心肌区域以及水肿梗死的分割,通常会采用基于深度学习的方法来实现自动化和精确化[^4]。然而,关于这些区域的“金标准”数值,主要依赖于临床专家的手动标注结果作为参考基准。 #### 1. 心室血池分割的金标准 心室血池的分割通常涉及左心室腔(LV cavity)和右心室血液腔(RV cavity)。这些区域的金标准数值来源于经过严格训练的放射科医生或心脏病学专家对CMR图像的手动描绘[^2]。手动标注的结果被用作训练数据中的标签,并用于验证自动化分割算法的准确性。例如,在某些研究中,心室血池的体积测量值可能以毫升(mL)为单位表示,具体数值范围取决于患者的病理状态和扫描条件。 #### 2. 心肌区域分割的金标准 心肌区域的分割特别关注左心室心肌(LV myocardium),这是评估心脏功能的关键指标之一。金标准数值同样基于专家手动标注的数据。通常,心肌厚度、质量以及收缩期和舒张期的容积变化是衡量心肌健康状况的重要参数[^2]。这些参数的计算需要结合像素级别的分割结果与三维重建技术,确保分割边界与实际解剖结构一致。 #### 3. 水肿梗死分割的金标准 水肿和梗死区域的分割在心血管疾病的诊断中具有重要意义。这类病变通常表现为T1加权和T2加权CMR图像上的信号强度异常。金标准数值同样由经验丰富的临床医生通过手动描绘病变区域获得。为了提高分割精度,一些研究采用了多模态图像融合方法,结合延迟增强磁共振成像(DE-MRI)等技术来识别心肌梗死区域[^3]。此外,水肿区域的分割可能还需要考虑组织的水分含量及其对应的信号特征。 #### 4. 自动化分割方法的表现 尽管手动标注被视为金标准,但自动化分割方法正在快速发展。例如,H-DenseUNet是一种混合密连接的U-Net架构,已被成功应用于肝脏和肿瘤的CT分割任务[^1]。类似的方法也可以扩展到CMR图像的心脏分割中,通过引入注意力机制或元学习策略进一步提升性能。DeepEdit注释方法展示了如何利用少量标注数据进行高效训练[^4],而Q-Net则提出了一种基于查询的少镜头分割框架,能够模仿临床医生的学习过程[^5]。 #### 代码示例:基于Keras的简单分割模型 以下是一个简化的U-Net模型实现,适用于CMR图像的初步分割任务: ```python from tensorflow.keras import layers, models def unet_model(input_shape): inputs = layers.Input(input_shape) # Encoder conv1 = layers.Conv2D(64, 3, activation='relu', padding='same')(inputs) pool1 = layers.MaxPooling2D(pool_size=(2, 2))(conv1) # Decoder up2 = layers.UpSampling2D(size=(2, 2))(pool1) conv2 = layers.Conv2D(64, 3, activation='relu', padding='same')(up2) outputs = layers.Conv2D(1, 1, activation='sigmoid')(conv2) model = models.Model(inputs=[inputs], outputs=[outputs]) return model ``` ### 注意事项 上述金标准数值的具体范围因患者群体、设备类型及扫描协议的不同而有所差异。因此,在实际应用中需结合具体的研究背景和临床需求进行调整。
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