With the widespread success of deep learning in biomedical image segmentation, domain shift becomes a critical and challenging problem, as the gap between two domains can severely affect model performance when deployed to unseen data with heterogeneous features. To alleviate this problem, we present a novel unsupervised domain adaptation network, for generalizing models learned from the labeled source domain to the unlabeled target domain for cross-modality biomedical image segmentation. Specifically, our approach consists of two key modules, a conditional domain discriminator~(CDD) and a category-centric prototype aligner~(CCPA). The CDD, extended from conditional domain adversarial networks in classifier tasks, is effective and robust in handling complex cross-modality biomedical images. The CCPA, improved from the graph-induced prototype alignment mechanism in cross-domain object detection, can exploit precise instance-level features through an elaborate prototype representation. In addition, it can address the negative effect of class imbalance via entropy-based loss. Extensive experiments on a public benchmark for the cardiac substructure segmentation task demonstrate that our method significantly improves performance on the target domain.


翻译:由于在生物医学图像分割方面的深层学习取得了广泛成功,域位转换成为一个关键和具有挑战性的问题,因为如果将两个领域之间的差距应用到具有多种特征的无形数据,则会严重影响模型性能。为了缓解这一问题,我们提出了一个新型的、不受监督的域适应网络,用于将从标签源域学习的模型推广到用于跨现代生物医学图像分割的未标记目标域。具体地说,我们的方法包括两个关键模块,一个有条件的域区分器~(CDD)和一个以类别为中心的原型匹配器~(CCPA)。从分类任务中有条件的域对称网络扩展而来的CDD在处理复杂的跨模式生物医学图像方面是有效和有力的。CCDA,从跨主题物体探测的图形驱动原型调整机制得到改进,可以通过精心设计的原型表达方式利用精确的体位特征。此外,它还可以解决通过基于酶的损耗来解决阶级不平衡造成的负面效应。关于心脏亚结构分割任务公共基准的广泛实验表明,我们的方法大大改进了目标域的绩效。

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