Automated optic disc (OD) and optic cup (OC) segmentation in fundus images is relevant to efficiently measure the vertical cup-to-disc ratio (vCDR), a biomarker commonly used in ophthalmology to determine the degree of glaucomatous optic neuropathy. In general this is solved using coarse-to-fine deep learning algorithms in which a first stage approximates the OD and a second one uses a crop of this area to predict OD/OC masks. While this approach is widely applied in the literature, there are no studies analyzing its real contribution to the results. In this paper we present a comprehensive analysis of different coarse-to-fine designs for OD/OC segmentation using 5 public databases, both from a standard segmentation perspective and for estimating the vCDR for glaucoma assessment. Our analysis shows that these algorithms not necessarily outperfom standard multi-class single-stage models, especially when these are learned from sufficiently large and diverse training sets. Furthermore, we noticed that the coarse stage achieves better OD segmentation results than the fine one, and that providing OD supervision to the second stage is essential to ensure accurate OC masks. Moreover, both the single-stage and two-stage models trained on a multi-dataset setting showed results in pair or even better than other state-of-the-art alternatives, while ranking first in REFUGE for OD/OC segmentation. Finally, we evaluated the models for vCDR prediction in comparison with six ophthalmologists on a subset of AIROGS images, to understand them in the context of inter-observer variability. We noticed that vCDR estimates recovered both from single-stage and coarse-to-fine models can obtain good glaucoma detection results even when they are not highly correlated with manual measurements from experts.


翻译:对眼底图像中的视盘(OD)和视杯(OC)进行自动分割,有助于有效测量垂直杯盘比(vCDR),这是眼科中常用于确定青光眼性视神经病变程度的生物标志物。通常,该问题采用由粗到精的深度学习算法解决:第一阶段近似定位视盘,第二阶段利用该区域的裁剪图像预测视盘/视杯掩膜。尽管这种方法在文献中被广泛应用,但尚无研究分析其对结果的真实贡献。本文利用5个公开数据库,从标准分割视角及其对青光眼评估中vCDR估计的角度,对不同由粗到精设计策略下的视盘/视杯分割进行了全面分析。分析表明,这类算法未必优于标准的多类单阶段模型,尤其是在训练集规模足够大且多样性足够丰富的情况下。此外,我们注意到粗阶段对视盘的分割效果优于精阶段,并且对第二阶段提供视盘监督对于确保精确的视杯掩膜至关重要。同时,在多数据集训练条件下,单阶段和两阶段模型均展现出与现有最优方法相当甚至更优的结果,并在REFUGE数据集的视盘/视杯分割任务中排名第一。最后,我们在AIROGS图像子集上评估了模型在vCDR预测方面的表现,并与六位眼科医生的结果进行对比,以理解观察者间变异性的影响。我们发现,即使单阶段和由粗到精模型估计的vCDR与专家手动测量结果高度不相关,它们仍能获得良好的青光眼检测效果。

0
下载
关闭预览

相关内容

不可错过!《机器学习100讲》课程,UBC Mark Schmidt讲授
专知会员服务
76+阅读 · 2022年6月28日
【2022新书】高效深度学习,Efficient Deep Learning Book
专知会员服务
128+阅读 · 2022年4月21日
100+篇《自监督学习(Self-Supervised Learning)》论文最新合集
专知会员服务
167+阅读 · 2020年3月18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
[综述]深度学习下的场景文本检测与识别
专知会员服务
78+阅读 · 2019年10月10日
VCIP 2022 Call for Demos
CCF多媒体专委会
1+阅读 · 2022年6月6日
征稿 | International Joint Conference on Knowledge Graphs (IJCKG)
开放知识图谱
2+阅读 · 2022年5月20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
深度自进化聚类:Deep Self-Evolution Clustering
我爱读PAMI
15+阅读 · 2019年4月13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
【推荐】YOLO实时目标检测(6fps)
机器学习研究会
20+阅读 · 2017年11月5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 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2011年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2009年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2008年12月31日
On Feature Normalization and Data Augmentation
Arxiv
15+阅读 · 2020年2月25日
A Survey on Deep Transfer Learning
Arxiv
11+阅读 · 2018年8月6日
VIP会员
最新内容
《基于深度强化学习的反无人机技术研究》178页
专知会员服务
1+阅读 · 今天16:06
“史诗怒火”行动与“AI中心战”模式的浮现
专知会员服务
1+阅读 · 今天15:31
【CVPR2026教程】扩散模型的解析理解
专知会员服务
0+阅读 · 今天14:49
马赛克战:俄乌战场透析
专知会员服务
13+阅读 · 今天4:12
《利用人工智能增强军事决策》
专知会员服务
4+阅读 · 今天4:09
《自动机器学习在军事数据耕耘法中的应用》
专知会员服务
6+阅读 · 今天4:02
为何指挥所生存能力要求范式转变
专知会员服务
5+阅读 · 今天3:54
打造“新蛛网”模式与高科技动员
专知会员服务
4+阅读 · 今天3:33
“蛛网”行动一周年:远程无人机战争
专知会员服务
3+阅读 · 今天3:23
【剑桥博士论文】智能体-环境协同优化
专知会员服务
7+阅读 · 6月9日
相关资讯
VCIP 2022 Call for Demos
CCF多媒体专委会
1+阅读 · 2022年6月6日
征稿 | International Joint Conference on Knowledge Graphs (IJCKG)
开放知识图谱
2+阅读 · 2022年5月20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
深度自进化聚类:Deep Self-Evolution Clustering
我爱读PAMI
15+阅读 · 2019年4月13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
【推荐】YOLO实时目标检测(6fps)
机器学习研究会
20+阅读 · 2017年11月5日
相关基金
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 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2011年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2009年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2008年12月31日
Top
微信扫码咨询专知VIP会员