Automatic extraction of vessel skeletons is crucial for many clinical applications. However, achieving topologically faithful delineation of thin vessel skeletons remains highly challenging, primarily due to frequent discontinuities and the presence of spurious skeleton segments. To address these difficulties, we propose TopoVST, a topology-fidelitious vessel skeleton tracker. TopoVST constructs multi-scale sphere graphs to sample the input image and employs graph neural networks to jointly estimate tracking directions and vessel radii. The utilization of multi-scale representations is enhanced through a gating-based feature fusion mechanism, while the issue of class imbalance during training is mitigated by embedding a geometry-aware weighting scheme into the directional loss. In addition, we design a wave-propagation-based skeleton tracking algorithm that explicitly mitigates the generation of spurious skeletons through space-occupancy filtering. We evaluate TopoVST on two vessel datasets with different geometries. Extensive comparisons with state-of-the-art baselines demonstrate that TopoVST achieves competitive performance in both overlapping and topological metrics. Our source code is available at: https://github.com/EndoluminalSurgicalVision-IMR/TopoVST.


翻译:血管骨架的自动提取对于众多临床应用至关重要。然而,实现细血管骨架的拓扑保真性描绘仍然极具挑战性,这主要源于频繁的间断和虚假骨架片段的存在。为解决这些难题,我们提出了TopoVST,一种拓扑保真性血管骨架追踪器。TopoVST构建多尺度球图以对输入图像进行采样,并利用图神经网络联合估计追踪方向和血管半径。通过基于门控的特征融合机制增强了多尺度表征的利用,同时通过将几何感知加权方案嵌入方向损失中,缓解了训练期间的类别不平衡问题。此外,我们设计了一种基于波传播的骨架追踪算法,该算法通过空间占用滤波显式地抑制虚假骨架的生成。我们在两个具有不同几何形状的血管数据集上评估了TopoVST。与最先进基线的广泛比较表明,TopoVST在重叠度和拓扑度量上均取得了具有竞争力的性能。我们的源代码位于:https://github.com/EndoluminalSurgicalVision-IMR/TopoVST。

0
下载
关闭预览

相关内容

【清华大学】图随机神经网络,Graph Random Neural Networks
专知会员服务
156+阅读 · 2020年5月26日
神经网络的拓扑结构,TOPOLOGY OF DEEP NEURAL NETWORKS
专知会员服务
35+阅读 · 2020年4月15日
【紫冬声音】基于人体骨架的行为识别
中国自动化学会
17+阅读 · 2019年1月30日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2017年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
VIP会员
最新内容
《系统簇式多域作战规划范畴论框架》
专知会员服务
2+阅读 · 今天14:54
高效视频扩散模型:进展与挑战
专知会员服务
0+阅读 · 今天13:34
乌克兰前线的五项创新
专知会员服务
6+阅读 · 今天6:14
 军事通信系统与设备的技术演进综述
专知会员服务
4+阅读 · 今天5:59
《北约标准:医疗评估手册》174页
专知会员服务
4+阅读 · 今天5:51
《提升生成模型的安全性与保障》博士论文
专知会员服务
4+阅读 · 今天5:47
美国当前高超音速导弹发展概述
专知会员服务
4+阅读 · 4月19日
无人机蜂群建模与仿真方法
专知会员服务
13+阅读 · 4月19日
相关VIP内容
【清华大学】图随机神经网络,Graph Random Neural Networks
专知会员服务
156+阅读 · 2020年5月26日
神经网络的拓扑结构,TOPOLOGY OF DEEP NEURAL NETWORKS
专知会员服务
35+阅读 · 2020年4月15日
相关基金
国家自然科学基金
1+阅读 · 2017年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
Top
微信扫码咨询专知VIP会员