Graph-based holistic scene representations facilitate surgical workflow understanding and have recently demonstrated significant success. However, this task is often hindered by the limited availability of densely annotated surgical scene data. In this work, we introduce an end-to-end framework for the generation and optimization of surgical scene graphs on a downstream task. Our approach leverages the flexibility of graph-based spectral clustering and the generalization capability of foundation models to generate unsupervised scene graphs with learnable properties. We reinforce the initial spatial graph with sparse temporal connections using local matches between consecutive frames to predict temporally consistent clusters across a temporal neighborhood. By jointly optimizing the spatiotemporal relations and node features of the dynamic scene graph with the downstream task of phase segmentation, we address the costly and annotation-burdensome task of semantic scene comprehension and scene graph generation in surgical videos using only weak surgical phase labels. Further, by incorporating effective intermediate scene representation disentanglement steps within the pipeline, our solution outperforms the SOTA on the CATARACTS dataset by 8% accuracy and 10% F1 score in surgical workflow recognition


翻译:基于图的全场景表示有助于手术工作流理解,近期已展现出显著成效。然而,该任务常受限于密集标注手术场景数据的稀缺性。本研究提出一种端到端框架,用于在下游任务中生成并优化手术场景图。该方法结合了基于图的谱聚类的灵活性与基础模型的泛化能力,以生成具有可学习特性的无监督场景图。我们通过在连续帧间进行局部匹配来建立稀疏时序连接,从而增强初始空间图,实现在时序邻域内预测时序一致的聚类簇。通过将动态场景图的时空关系与节点特征,与手术阶段分割这一下游任务进行联合优化,我们仅利用弱监督的手术阶段标签,即可应对手术视频中语义场景理解与场景图生成这一成本高昂且标注繁重的任务。此外,通过在流程中引入有效的中间场景表示解耦步骤,我们的方案在CATARACTS数据集上的手术工作流识别任务中,以准确率提升8%和F1分数提升10%的优势超越了当前最优方法。

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
【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
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
Hierarchical Imitation - Reinforcement Learning
CreateAMind
19+阅读 · 2018年5月25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
4+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
3+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
国家自然科学基金
6+阅读 · 2014年12月31日
Arxiv
11+阅读 · 2022年3月16日
Arxiv
35+阅读 · 2021年1月27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
1+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
5+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
3+阅读 · 今天5:59
《北约标准:医疗评估手册》174页
专知会员服务
3+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
3+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
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
Hierarchical Imitation - Reinforcement Learning
CreateAMind
19+阅读 · 2018年5月25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
4+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
3+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
国家自然科学基金
6+阅读 · 2014年12月31日
Top
微信扫码咨询专知VIP会员