Image registration is an essential but challenging task in medical image computing, especially for echocardiography, where the anatomical structures are relatively noisy compared to other imaging modalities. Traditional (non-learning) registration approaches rely on the iterative optimization of a similarity metric which is usually costly in time complexity. In recent years, convolutional neural network (CNN) based image registration methods have shown good effectiveness. In the meantime, recent studies show that the attention-based model (e.g., Transformer) can bring superior performance in pattern recognition tasks. In contrast, whether the superior performance of the Transformer comes from the long-winded architecture or is attributed to the use of patches for dividing the inputs is unclear yet. This work introduces three patch-based frameworks for image registration using MLPs and transformers. We provide experiments on 2D-echocardiography registration to answer the former question partially and provide a benchmark solution. Our results on a large public 2D echocardiography dataset show that the patch-based MLP/Transformer model can be effectively used for unsupervised echocardiography registration. They demonstrate comparable and even better registration performance than a popular CNN registration model. In particular, patch-based models better preserve volume changes in terms of Jacobian determinants, thus generating robust registration fields with less unrealistic deformation. Our results demonstrate that patch-based learning methods, whether with attention or not, can perform high-performance unsupervised registration tasks with adequate time and space complexity. Our codes are available https://gitlab.inria.fr/epione/mlp\_transformer\_registration


翻译:在医疗图像计算中,图像登记是一项重要但具有挑战性的任务,特别是对于回声心电学而言,图像登记是一项重要但具有挑战性的任务,因为在那里,解剖结构与其他成像模式相比相对过于繁忙。传统(非学习)登记方法依赖于对类似度指标的迭接优化,这种标准通常在时间上成本高昂。近年来,基于神经神经神经网络(CNN)的图像登记方法显示了良好的效果。与此同时,最近的研究表明,基于关注的模型(如变压器)可以在模式识别任务中带来优异的性能。相比之下,变压器的优异性能来自长式结构,还是归因于使用补丁分割投入的功能尚不清楚。这项工作为利用MLPs和变压器进行图像登记引入了三个基于补丁的框架。我们提供了基于2D-心电图的实验,以部分回答前一个问题并提供基准解决方案。我们在大型基于2D回声心算模型的数据集上的结果显示,基于补差的MLP/变压模型可以有效地用于不超度的回心心心机模型登记。在高性化模型登记中,它们展示了不具有可比性的性能性能、更精确的系统登记,因此,因此更精确的升级的注册可以显示我们更精确的升级、更精确的升级的升级的升级的系统注册方法可以使我们的升级的注册。

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