模式识别与人工智能
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模式识别与人工智能  2024, Vol. 37 Issue (9): 755-769    DOI: 10.16451/j.cnki.issn1003-6059.202409001
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基于目标域增强表示的医学图像无监督跨域分割方法
刘凯1, 卢汝诺1, 郑潇柔1, 董守斌1
1.华南理工大学 计算机科学与工程学院 广东省多模态大数据智能分析重点实验室 广州 510641
Enhanced Target Domain Representation BasedUnsupervised Cross-Domain Medical Image Segmentation
LIU Kai1, LU Runuo1, ZHENG Xiaorou1, DONG Shoubin1
1. Guangdong Provincial Key Laboratory of Multimodal Big Data Intelligent Analysis, School of Computer Science and Engineering, South China University of Technology, Guangzhou 510641

全文: PDF (2275 KB)   HTML (1 KB) 
输出: BibTeX | EndNote (RIS)      
摘要 不同成像模式设备采集的医学图像存在不同程度的分布差异,无监督域自适应方法为了将源域训练的模型泛化到无标注的目标域,通常是将差异分布最小化,使用源域和目标域的共有特征进行结果预测,但会忽略目标域的私有特征.为了解决该问题,文中提出基于目标域增强表示的医学图像无监督跨域分割方法(Enhanced Target Domain Representation Based Unsupervised Cross-Domain Medical Image Segmentation, TreUCMIS).首先,通过共有特征学习获取源域和目标域的共有特征,通过图像重构训练目标域特征编码器,提取目标域完整特征.然后,通过目标域的无监督自学习方式,加强深层特征和浅层特征的共有性.最后,对齐使用共有特征和完整特征得到的预测结果,利用目标域的完整特征分割目标,提高模型在目标域的泛化性.在两个具有CT和MRI双向域自适应任务的医学图像分割数据集(腹部、心脏)上的实验表明TreUCMIS的有效性与优越性.
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作者相关文章
刘凯
卢汝诺
郑潇柔
董守斌
关键词 无监督域自适应(UDA)医学图像语义分割对抗学习一致性正则化    
Abstract:Medical images produced by different imaging modality devices exhibit varying degrees of distribution differences. Unsupervised domain adaptation methods typically aim to generalize models trained in the source domain to the unlabeled target domain by minimizing these distribution differences and using shared features between the source and target domains for result prediction. However, they often neglect the private features of the target domain. To address this issue, a method for enhanced target domain representation based unsupervised cross-domain medical image segmentation(TreUCMIS) is proposed in this paper. First, TreUCMIS acquires common features through shared feature learning, and a target domain feature encoder is trained through image reconstruction to capture the complete features of the target domain. Second, unsupervised self-training of the target domain strengthens the shared characteristics of deep and shallow features. Finally, the predicted results obtained from the shared and complete features are aligned, enabling the model to utilize the complete features of the target domain for segmentation and thus improving the generalization in the target domain. Experiments on two medical image segmentation datasets involving bidirectional domain adaptation tasks with CT and MRI(abdominal and cardiac datasets) demonstrate the effectiveness and superiority of TreUCMIS.
Key wordsUnsupervised Domain Adaptation(UDA)    Medical Images    Semantic Segmentation    Adversarial Learning    Consistency Regularization   
收稿日期: 2024-08-15     
ZTFLH: TP 391  
基金资助:国家自然科学基金项目(No.61976239)、中山市引进高端科研机构创新专项资金项目(No.2019AG031)资助
通讯作者: 董守斌,博士,教授,主要研究方向为高性能计算、生物信息学和生物计算、自然语言处理等.E-mail: sbdong@scut.edu.cn.   
作者简介: 郑潇柔,博士,助理研究员,主要研究方向为高光谱遥感图像、半监督学习、跨域迁移学习.E-mail: zhengxrsc@scut.edu.cn. 卢汝诺,硕士研究生,主要研究方向为计算机视觉、遥感图像.E-mail:202220143179@mail.scut.edu.cn.刘 凯,硕士研究生,主要研究方向为深度学习、计算机视觉、图像识别.E-mail:202321043978@mail.scut.edu.cn.
引用本文:   
刘凯, 卢汝诺, 郑潇柔, 董守斌. 基于目标域增强表示的医学图像无监督跨域分割方法[J]. 模式识别与人工智能, 2024, 37(9): 755-769. LIU Kai, LU Runuo, ZHENG Xiaorou, DONG Shoubin. Enhanced Target Domain Representation BasedUnsupervised Cross-Domain Medical Image Segmentation. Pattern Recognition and Artificial Intelligence, 2024, 37(9): 755-769.
链接本文:  
http://manu46.magtech.com.cn/Jweb_prai/CN/10.16451/j.cnki.issn1003-6059.202409001      或     http://manu46.magtech.com.cn/Jweb_prai/CN/Y2024/V37/I9/755
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