MMWHS-文献阅读(图像分割)

本文综述了多项利用深度学习技术进行心脏图像分割的研究,包括Hybrid Loss引导的卷积网络、Bayesian VoxDRN、多标签心脏分割CNN框架及空间布局网络等,涉及迁移学习、深层监督、不确定性估计、多任务训练策略等关键概念。

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一、 https://github.com/xy0806/miccai17-mmwhs-hybrid

Paper: Hybrid Loss Guided Convolutional Networks for Whole Heart Parsing MICCAI 2017)

1、迁移学习

使用C3D模型中参数

2、分层深层监督

增加几个分层的侧面路径,从而缩短梯度流的反向传播路径,并将浅层暴露给更直接的监督

3、损失函数

Hybrid Loss :

 

 

 

二、Bayesian VoxDRN: A Probabilistic Deep Voxelwise Dilated Residual Network for Whole Heart Segmentation from 3D MR Imagesmiccal 2018

1、我们将[12]的扩张残差网络(dilated residual network)DRN (CVPR 2017 )(以前仅限于2D图像分割)扩展到3D体积分割;

2、我们引入了包含多个丢失层的新型架构来估计模型的不确定性,其中单元在训练期间随机失活以避免过度拟合。 在测试中,体素标签的后验分布通过具有辍学的多个预测的蒙特卡罗采样来近似

3 combine focal loss with Dice loss, 解决不平衡问题

4、我们引入迭代切换训练策略来交替地优化二进制分割任务和多类分割任务以进一步提高准确度

 

三、

Multi-Label Whole Heart Segmentation Using CNNs and Anatomical Label Configurations Heart Parsing

(lMICCAI MM-WHS Challenge Best Paper Award)

在这项工作中,提出了一个深度学习框架,用于体积图像的全自动多标记分割。 第一个卷积神经网络(CNN)围绕所有心脏子结构定位边界框的中心。 基于该边界框,第二CNN预测标签位置,即每个标签在体积中占据的空间区域。(先定位再分割)

1、Localization CNN

我们使用热图回归使用类似U-Net的完全卷积CNN [8,5]执行地标定位 [10,7,6],训练以回归所有心脏子结构分割周围的边界框的中心

2、Segmentation CNN:

使用了最初为地标定位提出的完全卷积端到端训练的SpatialConfiguration-Net(空间布局网络)的改编[6]

四、空间布局网络

Regressing Heatmaps for Multiple Landmark Localization Using CNNs(MICCIA 2016)

 

三步:

1、三层卷积,生成和ladmarks相同数量的通道数目

2、预测Hi,通过其他的landmarksK卷积

3、再相乘

 

介绍完空间布局网络,再看Segmentation CNN

1、类似U-Net的架构[8]具有与标签一样多的输出,生成中间标签预测。对于每个输出体素,使用S形激活函数来限制01之间的值,即一个体素可能预测的所有标签的概率。

2、在第二阶段,网络将这些概率转换为其他标签的位置,从而允许网络通过抑制不可行的中间预测来学习可行的解剖标签配置。由于其他标签的估计位置不准确,在此阶段我们可以对U-Net的输出进行下采样,以减少内存消耗和计算时间,而不会失去预测性能。连续卷积层将这些下采样标签预测转换为其他标签的估计位置。对输入分辨率进行上采样会导致变换后的标签预测,这完全基于其他标签的中间标签概率。

3、在最后阶段,将来自U-Net的中间预测与变换后的预测相乘得到组合标签预测。

在没有任何进一步后处理的情况下,选择每个体素的标签预测中的最大值是最终的多标签分割

五、论文 A Probabilistic U-Net for Segmentation of Ambiguous Images 阅读

 

<think>好的,用户需要关于MMWHS数据集的信息,包括下载方式、使用说明、格式介绍以及它在医学图像分割中的应用。首先,我需要回忆一下之前提供的引用内容,特别是引用3,里面提到了MMWHS数据集来自MICCAI 2017挑战赛,包含20个3D心脏CT容积,标注了7个心脏结构。预处理步骤包括强度归一化和调整切片大小到160x160。 接下来,用户可能需要更详细的信息,比如具体的下载链接、数据格式、文件结构、使用许可等。不过根据现有的引用,可能没有直接给出下载链接,但可以建议用户访问MICCAI挑战赛的官方网站或者相关平台查找。另外,需要提到数据集的组成,比如CT和MRI模态是否存在,不过根据引用3,MMWHS是CT数据,但不确定是否有其他模态,可能需要确认。 关于使用说明,引用3提到预处理步骤,如强度归一化和调整分辨率,这些可以详细说明。另外,数据分割的应用场景,比如心脏结构分割,可以结合引用2中的半监督学习在医学图像分割中的应用,说明MMWHS可能用于这类研究。 格式方面,可能数据集是NIfTI格式,常见于医学图像,需要确认。如果没有明确信息,可以建议用户查看数据集文档或相关论文。 用户还可能关心数据集的划分,比如训练集、测试集的数量,是否需要注册才能下载,以及引用要求。需要提醒用户遵守数据使用协议,正确引用来源。 最后,生成相关问题时要涵盖数据集的应用、预处理、半监督学习、挑战以及多模态数据比较等方面,帮助用户进一步探索。</think>### MMWHS 数据集信息整理 #### 1. **数据集简介** - **来源**:MMWHS(Multi-Modality Whole Heart Segmentation)数据集来自**MICCAI 2017挑战赛**,主要用于心脏结构的全自动分割任务[^3]。 - **数据内容**: - 包含**20个3D心脏CT容积**(另有部分版本可能包含MRI数据,需根据具体子集确认)。 - 标注涵盖心脏的**7个解剖结构**:左心室、左心房、右心室、右心房、心肌、升主动脉、肺动脉。 #### 2. **数据格式与预处理** - **原始格式**:医学图像常用格式(如NIfTI或DICOM),需通过专业工具(如ITK-SNAP、3D Slicer)查看。 - **预处理**: 1. **强度归一化**:调整图像灰度范围以消除设备差异。 2. **分辨率统一**:使用双线性插值将切片大小调整为$160 \times 160$像素。 3. **数据增强**:可能包括旋转、翻转等操作以提升模型泛化性。 #### 3. **下载与使用** - **下载途径**: - 访问MICCAI挑战赛官网(如[MMWHS官方页面](https://www.sdspeople.fudan.edu.cn/zhuangxiahai/0/mmwhs/))或学术平台(如Grand-Challenge.org)。 - 部分镜像可能发布于[Zenodo](https://zenodo.org/)或[Kaggle](https://www.kaggle.com/)- **使用要求**: - 需遵守数据使用协议(如非商业用途、署名要求)。 -医学图像处理工具(如SimpleITK、PyTorch)加载和分析数据。 #### 4. **应用场景** - **研究方向**: - 心脏结构分割(如心室、心房体积计算)。 - 半监督/弱监督医学图像分割(参考[^2]中SSL方法)。 - 跨域迁移学习(针对不同扫描仪或临床中心数据差异)[^2]。 #### 5. **示例代码(数据加载)** ```python import nibabel as nib import numpy as np # 加载NIfTI格式的CT图像和标签 ct_volume = nib.load('ct_scan.nii.gz').get_fdata() label_volume = nib.load('ct_label.nii.gz').get_fdata() # 可视化某一轴向切片 import matplotlib.pyplot as plt plt.imshow(ct_volume[:, :, 50], cmap='gray') plt.axis('off') plt.show() ``` #### 6. **注意事项** - **标注质量**:需验证标签准确性,部分边缘区域可能存在模糊性。 - **域偏移问题**:不同扫描仪采集的数据可能导致模型性能下降(参考中跨域分析)。 ---
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