Data diversity and volume are crucial to the success of training deep learning models, while in the medical imaging field, the difficulty and cost of data collection and annotation are especially huge. Specifically in robotic surgery, data scarcity and imbalance have heavily affected the model accuracy and limited the design and deployment of deep learning-based surgical applications such as surgical instrument segmentation. Considering this, we rethink the surgical instrument segmentation task and propose a one-to-many data generation solution that gets rid of the complicated and expensive process of data collection and annotation from robotic surgery. In our method, we only utilize a single surgical background tissue image and a few open-source instrument images as the seed images and apply multiple augmentations and blending techniques to synthesize amounts of image variations. In addition, we also introduce the chained augmentation mixing during training to further enhance the data diversities. The proposed approach is evaluated on the real datasets of the EndoVis-2018 and EndoVis-2017 surgical scene segmentation. Our empirical analysis suggests that without the high cost of data collection and annotation, we can achieve decent surgical instrument segmentation performance. Moreover, we also observe that our method can deal with novel instrument prediction in the deployment domain. We hope our inspiring results will encourage researchers to emphasize data-centric methods to overcome demanding deep learning limitations besides data shortage, such as class imbalance, domain adaptation, and incremental learning. Our code is available at https://github.com/lofrienger/Single_SurgicalScene_For_Segmentation.


翻译:数据的多样性和数量对于培训深层次学习模式的成功至关重要,而在医学成像领域,数据收集和批注的困难和成本尤其巨大。具体地说,在机器人外科手术中,数据稀缺和不平衡严重影响了模型的准确性,限制了深层次学习外科手术应用的设计和应用,例如外科仪器分割。考虑到这一点,我们重新思考外科仪器分解任务,并提议一个一对多数据生成解决方案,摆脱数据收集和机器人外科手术的复杂和昂贵过程。在我们的方法中,我们只能使用单一外科背景组织图像和少数开放源仪器图像作为种子图像,并应用多重增强和混合技术来合成图像变异的数量。此外,我们还在培训期间采用链式增强组合组合,以进一步加强数据多样性。我们建议的方法是在EndoVis-2018和EntooVis-2017外科手术场分割的真正数据集中进行评估。我们的实证分析表明,如果没有高成本数据收集和注释,我们就能实现体面的外科仪器分解功能性工作。此外,我们还观察到,我们的方法可以鼓励在领域内域内进行新的数据变现,我们的数据变压,我们的数据变压。

0
下载
关闭预览

相关内容

专知会员服务
123+阅读 · 2020年9月8日
因果图,Causal Graphs,52页ppt
专知会员服务
246+阅读 · 2020年4月19日
Keras François Chollet 《Deep Learning with Python 》, 386页pdf
专知会员服务
152+阅读 · 2019年10月12日
[综述]深度学习下的场景文本检测与识别
专知会员服务
77+阅读 · 2019年10月10日
【SIGGRAPH2019】TensorFlow 2.0深度学习计算机图形学应用
专知会员服务
39+阅读 · 2019年10月9日
ACM TOMM Call for Papers
CCF多媒体专委会
2+阅读 · 2022年3月23日
AIART 2022 Call for Papers
CCF多媒体专委会
1+阅读 · 2022年2月13日
【ICIG2021】Check out the hot new trailer of ICIG2021 Symposium6
中国图象图形学学会CSIG
2+阅读 · 2021年11月12日
【ICIG2021】Check out the hot new trailer of ICIG2021 Symposium4
中国图象图形学学会CSIG
0+阅读 · 2021年11月10日
【ICIG2021】Check out the hot new trailer of ICIG2021 Symposium1
中国图象图形学学会CSIG
0+阅读 · 2021年11月3日
【ICIG2021】Latest News & Announcements of the Industry Talk2
中国图象图形学学会CSIG
0+阅读 · 2021年7月29日
Hierarchically Structured Meta-learning
CreateAMind
26+阅读 · 2019年5月22日
Transferring Knowledge across Learning Processes
CreateAMind
28+阅读 · 2019年5月18日
Unsupervised Learning via Meta-Learning
CreateAMind
42+阅读 · 2019年1月3日
A Technical Overview of AI & ML in 2018 & Trends for 2019
待字闺中
17+阅读 · 2018年12月24日
国家自然科学基金
0+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 · 2013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
1+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
VIP会员
相关VIP内容
相关资讯
ACM TOMM Call for Papers
CCF多媒体专委会
2+阅读 · 2022年3月23日
AIART 2022 Call for Papers
CCF多媒体专委会
1+阅读 · 2022年2月13日
【ICIG2021】Check out the hot new trailer of ICIG2021 Symposium6
中国图象图形学学会CSIG
2+阅读 · 2021年11月12日
【ICIG2021】Check out the hot new trailer of ICIG2021 Symposium4
中国图象图形学学会CSIG
0+阅读 · 2021年11月10日
【ICIG2021】Check out the hot new trailer of ICIG2021 Symposium1
中国图象图形学学会CSIG
0+阅读 · 2021年11月3日
【ICIG2021】Latest News & Announcements of the Industry Talk2
中国图象图形学学会CSIG
0+阅读 · 2021年7月29日
Hierarchically Structured Meta-learning
CreateAMind
26+阅读 · 2019年5月22日
Transferring Knowledge across Learning Processes
CreateAMind
28+阅读 · 2019年5月18日
Unsupervised Learning via Meta-Learning
CreateAMind
42+阅读 · 2019年1月3日
A Technical Overview of AI & ML in 2018 & Trends for 2019
待字闺中
17+阅读 · 2018年12月24日
相关基金
国家自然科学基金
0+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 · 2013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
1+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
Top
微信扫码咨询专知VIP会员