Automated methods for Cobb angle estimation are of high demand for scoliosis assessment. Existing methods typically calculate the Cobb angle from landmark estimation, or simply combine the low-level task (e.g., landmark detection and spine segmentation) with the Cobb angle regression task, without fully exploring the benefits from each other. In this study, we propose a novel multi-task framework, named Seg4Reg+, which jointly optimizes the segmentation and regression networks. We thoroughly investigate both local and global consistency and knowledge transfer between each other. Specifically, we propose an attention regularization module leveraging class activation maps (CAMs) from image-segmentation pairs to discover additional supervision in the regression network, and the CAMs can serve as a region-of-interest enhancement gate to facilitate the segmentation task in turn. Meanwhile, we design a novel triangle consistency learning to train the two networks jointly for global optimization. The evaluations performed on the public AASCE Challenge dataset demonstrate the effectiveness of each module and superior performance of our model to the state-of-the-art methods.


翻译:Cobb 角度估算自动化方法对骨质疏松评估的需求很大。 现有方法通常从里程碑估计中计算Cobb 角度,或者简单地将低层次任务(例如里程碑探测和脊椎分割)与Cobb 角度回归任务结合起来,而不全面探讨彼此的好处。 在这项研究中,我们提出了一个名为Seg4Reg+的新颖的多任务框架,共同优化分割和回归网络。我们彻底调查地方和全球的一致性以及相互之间的知识转让。具体地说,我们建议一个关注正规化模块,利用图像分类组合组合中的类别启动地图(CAMs)来发现回归网络中的额外监督,而CAM可以作为区域增强兴趣的大门,促进分化任务。与此同时,我们设计了一个新的三角一致性学习,共同培训两个网络,以进行全球优化。在公共 AASCE挑战数据集上进行的评估表明我们模型中每个模块的有效性以及我们模型的优异性表现到最先进的方法。

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