Annotating 3D medical images demands expert knowledge and is time-consuming. As a result, semi-supervised learning (SSL) approaches have gained significant interest in 3D medical image segmentation. The significant size differences among various organs in the human body lead to imbalanced class distribution, which is a major challenge in the real-world application of these SSL approaches. To address this issue, we develop a novel Shape Transformation driven by Active Contour (STAC), that enlarges smaller organs to alleviate imbalanced class distribution across different organs. Inspired by curve evolution theory in active contour methods, STAC employs a signed distance function (SDF) as the level set function, to implicitly represent the shape of organs, and deforms voxels in the direction of the steepest descent of SDF (i.e., the normal vector). To ensure that the voxels far from expansion organs remain unchanged, we design an SDF-based weight function to control the degree of deformation for each voxel. We then use STAC as a data-augmentation process during the training stage. Experimental results on two benchmark datasets demonstrate that the proposed method significantly outperforms some state-of-the-art methods. Source code is publicly available at https://github.com/GuGuLL123/STAC.


翻译:三维医学图像的标注需要专业知识且耗时费力。因此,半监督学习方法在三维医学图像分割领域引起了广泛关注。人体内不同器官的尺寸差异显著,导致类别分布不平衡,这是这些半监督学习方法在实际应用中的主要挑战。为解决这一问题,我们提出了一种新颖的基于主动轮廓的形状变换方法,该方法通过扩大较小器官来缓解不同器官间的类别不平衡问题。受主动轮廓方法中曲线演化理论的启发,STAC采用符号距离函数作为水平集函数,以隐式表示器官形状,并沿SDF最速下降方向(即法向量)对体素进行形变。为确保远离扩张器官的体素保持不变,我们设计了一个基于SDF的权重函数来控制每个体素的形变程度。随后,我们在训练阶段将STAC作为数据增强流程使用。在两个基准数据集上的实验结果表明,所提方法显著优于多种先进方法。源代码已公开于 https://github.com/GuGuLL123/STAC。

0
下载
关闭预览

相关内容

FlowQA: Grasping Flow in History for Conversational Machine Comprehension
专知会员服务
34+阅读 · 2019年10月18日
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
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
1+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
46+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
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
VIP会员
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
1+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
46+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
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