The accurate segmentation of medical images is critical for various healthcare applications. Convolutional neural networks (CNNs), especially Fully Convolutional Networks (FCNs) like U-Net, have shown remarkable success in medical image segmentation tasks. However, they have limitations in capturing global context and long-range relations, especially for objects with significant variations in shape, scale, and texture. While transformers have achieved state-of-the-art results in natural language processing and image recognition, they face challenges in medical image segmentation due to image locality and translational invariance issues. To address these challenges, this paper proposes an innovative U-shaped network called BEFUnet, which enhances the fusion of body and edge information for precise medical image segmentation. The BEFUnet comprises three main modules, including a novel Local Cross-Attention Feature (LCAF) fusion module, a novel Double-Level Fusion (DLF) module, and dual-branch encoder. The dual-branch encoder consists of an edge encoder and a body encoder. The edge encoder employs PDC blocks for effective edge information extraction, while the body encoder uses the Swin Transformer to capture semantic information with global attention. The LCAF module efficiently fuses edge and body features by selectively performing local cross-attention on features that are spatially close between the two modalities. This local approach significantly reduces computational complexity compared to global cross-attention while ensuring accurate feature matching. BEFUnet demonstrates superior performance over existing methods across various evaluation metrics on medical image segmentation datasets.


翻译:医学图像的精确分割对于各种医疗应用至关重要。卷积神经网络(CNN),特别是全卷积网络(FCN)如U-Net,已在医学图像分割任务中取得显著成功。然而,它们在捕捉全局上下文和长距离关系方面存在局限,尤其是对于形状、尺度和纹理存在显著差异的物体。尽管Transformer在自然语言处理和图像识别中取得了最先进的结果,但由于图像局部性和平移不变性问题,它们在医学图像分割中面临挑战。为解决这些问题,本文提出了一种创新的U形网络BEFUnet,该网络增强了身体与边缘信息的融合,以实现精确的医学图像分割。BEFUnet包含三个主要模块:一种新颖的局部交叉注意力特征(LCAF)融合模块、一种新颖的双层融合(DLF)模块以及双分支编码器。双分支编码器由边缘编码器和身体编码器组成。边缘编码器采用PDC块有效提取边缘信息,而身体编码器使用Swin Transformer通过全局注意力捕捉语义信息。LCAF模块通过选择性地对两种模态间空间接近的特征执行局部交叉注意力,高效融合边缘和身体特征。与全局交叉注意力相比,这种局部方法显著降低了计算复杂度,同时确保了精确的特征匹配。BEFUnet在医学图像分割数据集上的多种评估指标中均展现出优于现有方法的性能。

0
下载
关闭预览

相关内容

图像分割就是把图像分成若干个特定的、具有独特性质的区域并提出感兴趣目标的技术和过程。它是由图像处理到图像分析的关键步骤。 所谓图像分割指的是根据灰度、颜色、纹理和形状等特征把图像划分成若干互不交迭的区域,并使这些特征在同一区域内呈现出相似性,而在不同区域间呈现出明显的差异性。

知识荟萃

精品入门和进阶教程、论文和代码整理等

更多

查看相关VIP内容、论文、资讯等
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
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
2+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
VIP会员
最新内容
《通过小型无人机系统将情报能力“作战化”》
专知会员服务
3+阅读 · 今天7:28
消耗优势:美军的“精确规模化”概念
专知会员服务
7+阅读 · 6月15日
《离线语言支持系统:面向空战战术决策》
专知会员服务
8+阅读 · 6月15日
俄乌战场地面机器人如何改写战争规则
专知会员服务
9+阅读 · 6月14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
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
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
2+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
Top
微信扫码咨询专知VIP会员