Purpose: The recent Segment Anything Model (SAM) has demonstrated impressive performance with point, text or bounding box prompts, in various applications. However, in safety-critical surgical tasks, prompting is not possible due to (i) the lack of per-frame prompts for supervised learning, (ii) it is unrealistic to prompt frame-by-frame in a real-time tracking application, and (iii) it is expensive to annotate prompts for offline applications. Methods: We develop Surgical-DeSAM to generate automatic bounding box prompts for decoupling SAM to obtain instrument segmentation in real-time robotic surgery. We utilise a commonly used detection architecture, DETR, and fine-tuned it to obtain bounding box prompt for the instruments. We then empolyed decoupling SAM (DeSAM) by replacing the image encoder with DETR encoder and fine-tune prompt encoder and mask decoder to obtain instance segmentation for the surgical instruments. To improve detection performance, we adopted the Swin-transformer to better feature representation. Results: The proposed method has been validated on two publicly available datasets from the MICCAI surgical instruments segmentation challenge EndoVis 2017 and 2018. The performance of our method is also compared with SOTA instrument segmentation methods and demonstrated significant improvements with dice metrics of 89.62 and 90.70 for the EndoVis 2017 and 2018. Conclusion: Our extensive experiments and validations demonstrate that Surgical-DeSAM enables real-time instrument segmentation without any additional prompting and outperforms other SOTA segmentation methods.


翻译:目的:近年提出的Segment Anything Model(SAM)凭借点、文本或边界框提示,在各类应用中展现出卓越性能。然而,在安全关键型手术任务中,提示机制难以应用,原因在于:(i)监督学习缺乏逐帧提示;(ii)实时跟踪应用中逐帧提示不切实际;(iii)离线应用场景的提示标注成本高昂。方法:我们提出Surgical-DeSAM方法,通过生成自动边界框提示来解耦SAM,以实现机器人手术中的实时器械分割。该方法采用通用检测架构DETR,经微调后生成器械的边界框提示;随后通过将图像编码器替换为DETR编码器,并微调提示编码器与掩码解码器,构建解耦式SAM(DeSAM),最终获得手术器械的实例分割结果。为提升检测性能,我们采用Swin-Transformer优化特征表示。结果:所提方法已在MICCAI手术器械分割挑战赛EndoVis 2017和2018的两个公开数据集上完成验证。与当前最优(SOTA)器械分割方法相比,本方法性能显著提升,在EndoVis 2017与2018数据集上的Dice指标分别达到89.62和90.70。结论:大量实验与验证表明,Surgical-DeSAM无需额外提示即可实现实时器械分割,性能优于其他SOTA分割方法。

0
下载
关闭预览

相关内容

Linux导论,Introduction to Linux,96页ppt
专知会员服务
82+阅读 · 2020年7月26日
FlowQA: Grasping Flow in History for Conversational Machine Comprehension
专知会员服务
34+阅读 · 2019年10月18日
Stabilizing Transformers for Reinforcement Learning
专知会员服务
60+阅读 · 2019年10月17日
《DeepGCNs: Making GCNs Go as Deep as CNNs》
专知会员服务
32+阅读 · 2019年10月17日
Keras François Chollet 《Deep Learning with Python 》, 386页pdf
专知会员服务
164+阅读 · 2019年10月12日
Hierarchically Structured Meta-learning
CreateAMind
27+阅读 · 2019年5月22日
Transferring Knowledge across Learning Processes
CreateAMind
29+阅读 · 2019年5月18日
强化学习的Unsupervised Meta-Learning
CreateAMind
18+阅读 · 2019年1月7日
Unsupervised Learning via Meta-Learning
CreateAMind
44+阅读 · 2019年1月3日
meta learning 17年:MAML SNAIL
CreateAMind
11+阅读 · 2019年1月2日
A Technical Overview of AI & ML in 2018 & Trends for 2019
待字闺中
18+阅读 · 2018年12月24日
STRCF for Visual Object Tracking
统计学习与视觉计算组
15+阅读 · 2018年5月29日
Focal Loss for Dense Object Detection
统计学习与视觉计算组
12+阅读 · 2018年3月15日
IJCAI | Cascade Dynamics Modeling with Attention-based RNN
KingsGarden
13+阅读 · 2017年7月16日
From Softmax to Sparsemax-ICML16(1)
KingsGarden
74+阅读 · 2016年11月26日
国家自然科学基金
13+阅读 · 2017年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
3+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
47+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2014年12月31日
VIP会员
最新内容
2026“人工智能+”行业发展蓝皮书(附下载)
专知会员服务
7+阅读 · 今天12:11
《强化学习数学基础》
专知会员服务
4+阅读 · 今天12:07
“Maven计划”的发展演变之“Maven智能系统”应用
《无人机革命:来自俄乌战场的启示》(报告)
专知会员服务
9+阅读 · 今天6:48
《实现联合作战能力所需的技术》58页报告
专知会员服务
5+阅读 · 今天6:30
以色列运用人工智能优化空袭警报系统
专知会员服务
5+阅读 · 今天6:20
以色列在多条战线部署AI智能体
专知会员服务
7+阅读 · 今天6:12
相关资讯
Hierarchically Structured Meta-learning
CreateAMind
27+阅读 · 2019年5月22日
Transferring Knowledge across Learning Processes
CreateAMind
29+阅读 · 2019年5月18日
强化学习的Unsupervised Meta-Learning
CreateAMind
18+阅读 · 2019年1月7日
Unsupervised Learning via Meta-Learning
CreateAMind
44+阅读 · 2019年1月3日
meta learning 17年:MAML SNAIL
CreateAMind
11+阅读 · 2019年1月2日
A Technical Overview of AI & ML in 2018 & Trends for 2019
待字闺中
18+阅读 · 2018年12月24日
STRCF for Visual Object Tracking
统计学习与视觉计算组
15+阅读 · 2018年5月29日
Focal Loss for Dense Object Detection
统计学习与视觉计算组
12+阅读 · 2018年3月15日
IJCAI | Cascade Dynamics Modeling with Attention-based RNN
KingsGarden
13+阅读 · 2017年7月16日
From Softmax to Sparsemax-ICML16(1)
KingsGarden
74+阅读 · 2016年11月26日
相关基金
国家自然科学基金
13+阅读 · 2017年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
3+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
47+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2014年12月31日
Top
微信扫码咨询专知VIP会员