For brain tumour segmentation, deep learning models can achieve human expert-level performance given a large amount of data and pixel-level annotations. However, the expensive exercise of obtaining pixel-level annotations for large amounts of data is not always feasible, and performance is often heavily reduced in a low-annotated data regime. To tackle this challenge, we adapt a mixed supervision framework, vMFNet, to learn robust compositional representations using unsupervised learning and weak supervision alongside non-exhaustive pixel-level pathology labels. In particular, we use the BraTS dataset to simulate a collection of 2-point expert pathology annotations indicating the top and bottom slice of the tumour (or tumour sub-regions: peritumoural edema, GD-enhancing tumour, and the necrotic / non-enhancing tumour) in each MRI volume, from which weak image-level labels that indicate the presence or absence of the tumour (or the tumour sub-regions) in the image are constructed. Then, vMFNet models the encoded image features with von-Mises-Fisher (vMF) distributions, via learnable and compositional vMF kernels which capture information about structures in the images. We show that good tumour segmentation performance can be achieved with a large amount of weakly labelled data but only a small amount of fully-annotated data. Interestingly, emergent learning of anatomical structures occurs in the compositional representation even given only supervision relating to pathology (tumour).


翻译:对于脑肿瘤分割,深度学习模型在拥有大量数据和像素级标注的情况下可以达到人类专家级的性能。然而,为大量数据获取像素级标注的昂贵过程并不总是可行的,且在标注数据稀缺的情况下,性能通常大幅下降。为应对这一挑战,我们改进了一种混合监督框架vMFNet,通过无监督学习和弱监督学习,结合非穷尽像素级病理标注,学习鲁棒的组合表示。具体而言,我们利用BraTS数据集模拟一套2点专家病理标注,这些标注指示每个MRI体积中肿瘤(或肿瘤子区域:瘤周水肿、钆增强肿瘤以及坏死/非增强肿瘤)的顶部和底部切片,并据此构建弱图像级标签,表明图像中是否存在肿瘤(或肿瘤子区域)。然后,vMFNet通过可学习的组合vMF核捕捉图像中的结构信息,使用von-Mises-Fisher (vMF)分布对编码后的图像特征进行建模。我们证明,在拥有大量弱标注数据但仅有少量完全标注数据的情况下,可以实现良好的肿瘤分割性能。有趣的是,即使仅依据病理(肿瘤)相关的监督信息,组合表示中也会涌现出解剖结构的学习。

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
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
Single-Shot Object Detection with Enriched Semantics
统计学习与视觉计算组
14+阅读 · 2018年8月29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
18+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
47+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
0+阅读 · 2023年11月24日
Arxiv
29+阅读 · 2022年3月28日
Arxiv
23+阅读 · 2022年2月24日
Arxiv
11+阅读 · 2019年4月15日
Arxiv
18+阅读 · 2019年3月28日
A Survey on Deep Transfer Learning
Arxiv
11+阅读 · 2018年8月6日
Arxiv
15+阅读 · 2018年2月4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
“史诗怒火”行动与“AI中心战”模式的浮现
专知会员服务
5+阅读 · 6月10日
【CVPR2026教程】扩散模型的解析理解
专知会员服务
2+阅读 · 6月10日
马赛克战:俄乌战场透析
专知会员服务
15+阅读 · 6月10日
《利用人工智能增强军事决策》
专知会员服务
7+阅读 · 6月10日
《自动机器学习在军事数据耕耘法中的应用》
专知会员服务
8+阅读 · 6月10日
为何指挥所生存能力要求范式转变
专知会员服务
6+阅读 · 6月10日
打造“新蛛网”模式与高科技动员
专知会员服务
4+阅读 · 6月10日
“蛛网”行动一周年:远程无人机战争
专知会员服务
3+阅读 · 6月10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
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
Single-Shot Object Detection with Enriched Semantics
统计学习与视觉计算组
14+阅读 · 2018年8月29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
相关论文
Arxiv
0+阅读 · 2023年11月24日
Arxiv
29+阅读 · 2022年3月28日
Arxiv
23+阅读 · 2022年2月24日
Arxiv
11+阅读 · 2019年4月15日
Arxiv
18+阅读 · 2019年3月28日
A Survey on Deep Transfer Learning
Arxiv
11+阅读 · 2018年8月6日
Arxiv
15+阅读 · 2018年2月4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
18+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
47+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