Vision-Language Pretraining (VLP) has demonstrated remarkable capabilities in learning visual representations from textual descriptions of images without annotations. Yet, effective VLP demands large-scale image-text pairs, a resource that suffers scarcity in the medical domain. Moreover, conventional VLP is limited to 2D images while medical images encompass diverse modalities, often in 3D, making the learning process more challenging. To address these challenges, we present Generative Text-Guided 3D Vision-Language Pretraining for Unified Medical Image Segmentation (GTGM), a framework that extends of VLP to 3D medical images without relying on paired textual descriptions. Specifically, GTGM utilizes large language models (LLM) to generate medical-style text from 3D medical images. This synthetic text is then used to supervise 3D visual representation learning. Furthermore, a negative-free contrastive learning objective strategy is introduced to cultivate consistent visual representations between augmented 3D medical image patches, which effectively mitigates the biases associated with strict positive-negative sample pairings. We evaluate GTGM on three imaging modalities - Computed Tomography (CT), Magnetic Resonance Imaging (MRI), and electron microscopy (EM) over 13 datasets. GTGM's superior performance across various medical image segmentation tasks underscores its effectiveness and versatility, by enabling VLP extension into 3D medical imagery while bypassing the need for paired text.


翻译:视觉-语言预训练(VLP)在无需标注的情况下,通过图像的文字描述来学习视觉表征方面展现出了卓越能力。然而,有效的VLP需要大规模图像-文本对,而医学领域此类资源极为匮乏。此外,传统VLP仅限于二维图像,而医学图像涵盖多种模态,且常为三维,这使得学习过程更具挑战性。为解决这些问题,我们提出了生成式文本引导的三维视觉-语言预训练用于统一医学图像分割(GTGM)——一个将VLP扩展到三维医学图像且无需依赖配对文本描述的框架。具体而言,GTGM利用大语言模型(LLM)从三维医学图像生成医学风格文本,再以此合成文本监督三维视觉表征学习。此外,我们引入了一种无负样本对比学习目标策略,以培养增强后的三维医学图像块之间一致的视觉表征,从而有效缓解严格正负样本配对带来的偏差。我们在13个数据集上,对计算机断层扫描(CT)、磁共振成像(MRI)和电子显微镜(EM)三种成像模态评估了GTGM。GTGM在各种医学图像分割任务中的优异表现,证明了其有效性与通用性——它使得VLP能够扩展到三维医学影像,同时绕开了对配对文本的需求。

0
下载
关闭预览

相关内容

3D是英文“Three Dimensions”的简称,中文是指三维、三个维度、三个坐标,即有长、有宽、有高,换句话说,就是立体的,是相对于只有长和宽的平面(2D)而言。
自然语言处理顶会NAACL2022最佳论文出炉!
专知会员服务
43+阅读 · 2022年6月30日
专知会员服务
32+阅读 · 2021年6月12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
[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
最新BERT相关论文清单,BERT-related Papers
专知会员服务
53+阅读 · 2019年9月29日
BERT/Transformer/迁移学习NLP资源大列表
专知
19+阅读 · 2019年6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
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
【推荐】GAN架构入门综述(资源汇总)
机器学习研究会
10+阅读 · 2017年9月3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 · 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 · 2011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
0+阅读 · 2009年12月31日
Image Segmentation Using Deep Learning: A Survey
Arxiv
47+阅读 · 2020年1月15日
VIP会员
最新内容
学习数据的几何:形状空间分析数学综述
专知会员服务
7+阅读 · 6月17日
定向能反无人机系统最新发展动态
专知会员服务
7+阅读 · 6月17日
从燃煤战舰到算法战争:水面指挥的永恒要求
专知会员服务
6+阅读 · 6月17日
相关基金
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 · 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 · 2011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
0+阅读 · 2009年12月31日
Top
微信扫码咨询专知VIP会员