Despite its clinical utility, medical image segmentation (MIS) remains a daunting task due to images' inherent complexity and variability. Vision transformers (ViTs) have recently emerged as a promising solution to improve MIS; however, they require larger training datasets than convolutional neural networks. To overcome this obstacle, data-efficient ViTs were proposed, but they are typically trained using a single source of data, which overlooks the valuable knowledge that could be leveraged from other available datasets. Naivly combining datasets from different domains can result in negative knowledge transfer (NKT), i.e., a decrease in model performance on some domains with non-negligible inter-domain heterogeneity. In this paper, we propose MDViT, the first multi-domain ViT that includes domain adapters to mitigate data-hunger and combat NKT by adaptively exploiting knowledge in multiple small data resources (domains). Further, to enhance representation learning across domains, we integrate a mutual knowledge distillation paradigm that transfers knowledge between a universal network (spanning all the domains) and auxiliary domain-specific branches. Experiments on 4 skin lesion segmentation datasets show that MDViT outperforms state-of-the-art algorithms, with superior segmentation performance and a fixed model size, at inference time, even as more domains are added. Our code is available at https://github.com/siyi-wind/MDViT.


翻译:尽管具有临床实用性,但由于图像固有的复杂性和变异性,医学图像分割(MIS)仍是一项艰巨任务。近年来,视觉Transformer(ViTs)作为改进MIS的潜在解决方案崭露头角,但它们需要比卷积神经网络更大的训练数据集。为克服这一障碍,研究者提出了数据高效的ViTs,但这些模型通常仅使用单一数据源进行训练,忽略了其他可用数据集可能提供的宝贵知识。若将不同领域的数据简单组合,可能导致负知识迁移(NKT),即由于领域间不可忽略的异质性,某些领域的模型性能下降。本文提出MDViT——首个包含领域适配器的多域ViT,其通过自适应利用多个小型数据资源(领域)中的知识来缓解数据饥渴问题并抑制NKT。此外,为增强跨领域的表征学习,我们融合了互知识蒸馏范式,在通用网络(覆盖所有领域)与辅助领域特定分支之间传递知识。在4个皮肤病变分割数据集上的实验表明,MDViT在推理时保持固定模型尺寸的情况下,分割性能优于现有最先进算法,且随着领域数量增加仍能保持优势。我们的代码开源于https://github.com/siyi-wind/MDViT。

0
下载
关闭预览

相关内容

通过学习、实践或探索所获得的认识、判断或技能。
FlowQA: Grasping Flow in History for Conversational Machine Comprehension
专知会员服务
34+阅读 · 2019年10月18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
【SIGGRAPH2019】TensorFlow 2.0深度学习计算机图形学应用
专知会员服务
41+阅读 · 2019年10月9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
A Technical Overview of AI & ML in 2018 & Trends for 2019
待字闺中
18+阅读 · 2018年12月24日
disentangled-representation-papers
CreateAMind
26+阅读 · 2018年9月12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
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
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
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
W-net: Bridged U-net for 2D Medical Image Segmentation
Arxiv
20+阅读 · 2018年7月12日
VIP会员
最新内容
ICML 2026 | CFPO:用反事实策略优化提升多模态推理
专知会员服务
1+阅读 · 今天14:45
综述 | 世界动作模型:少做梦,多行动
专知会员服务
1+阅读 · 今天14:43
美以伊冲突:无人机与人工智能的运用
专知会员服务
3+阅读 · 今天14:31
《特种部队在透明战场中的生存力》最新报告
专知会员服务
2+阅读 · 今天14:11
《人工智能生成的零日漏洞:对未来作战的影响》
综述 | 3D场景图:开放挑战与未来方向
专知会员服务
8+阅读 · 6月22日
21世纪的无人机战争
专知会员服务
4+阅读 · 6月22日
《量子技术的军事任务技术适配与利用》
专知会员服务
5+阅读 · 6月22日
相关VIP内容
FlowQA: Grasping Flow in History for Conversational Machine Comprehension
专知会员服务
34+阅读 · 2019年10月18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
【SIGGRAPH2019】TensorFlow 2.0深度学习计算机图形学应用
专知会员服务
41+阅读 · 2019年10月9日
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
A Technical Overview of AI & ML in 2018 & Trends for 2019
待字闺中
18+阅读 · 2018年12月24日
disentangled-representation-papers
CreateAMind
26+阅读 · 2018年9月12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
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
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
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