Detecting synaptic clefts is a crucial step to investigate the biological function of synapses. The volume electron microscopy (EM) allows the identification of synaptic clefts by photoing EM images with high resolution and fine details. Machine learning approaches have been employed to automatically predict synaptic clefts from EM images. In this work, we propose a novel and augmented deep learning model, known as CleftNet, for improving synaptic cleft detection from brain EM images. We first propose two novel network components, known as the feature augmentor and the label augmentor, for augmenting features and labels to improve cleft representations. The feature augmentor can fuse global information from inputs and learn common morphological patterns in clefts, leading to augmented cleft features. In addition, it can generate outputs with varying dimensions, making it flexible to be integrated in any deep network. The proposed label augmentor augments the label of each voxel from a value to a vector, which contains both the segmentation label and boundary label. This allows the network to learn important shape information and to produce more informative cleft representations. Based on the proposed feature augmentor and label augmentor, We build the CleftNet as a U-Net like network. The effectiveness of our methods is evaluated on both online and offline tasks. Our CleftNet currently ranks \#1 on the online task of the CREMI open challenge. In addition, both quantitative and qualitative results in the offline tasks show that our method outperforms the baseline approaches significantly.
翻译:检测突触的突触的生物功能至关重要。 量电子显微镜( EM) 通过对 EM 图像进行高清晰度和精细度的图片, 能够识别突触的裂缝。 机器学习方法已被用于自动预测从 EM 图像中的突变裂缝。 在这项工作中, 我们提议了一个名为 CleftNet 的新颖和强化的深层次学习模型, 用于改进从 大脑开放的 EM 图像中检测突触的突变。 我们首先提议两个新颖的网络组件, 称为 功能增强器和标签增强器, 用于增加功能和标签, 以改善裂变表示方式。 功能增强器可以整合全球信息, 学习裂变的常见形态模式, 从而增强裂变特性。 此外, 它可以产生不同尺寸的输出, 使它能够灵活地融入任何深层网络。 拟议的标签增强或增强每个 voxel 从一个值到一个矢量的标签的标签, 既包含分解标签, 也包含 标签, 增强功能和标签,, 来让网络从 改进特性和标签 改进功能,, 来学习重要 和标签的功能, 在 网络外移变换 格式上,, 增加我们的 格式上,,, 增加我们的 格式 和 增强我们的 格式 格式 格式, 增加我们 格式 的 的 的 的 格式,,,,,,,, 增加我们的 增加我们的 增加我们的 和 增加我们的网络 格式 格式 格式 格式,,,,,, 和 增加我们的,, 增加我们的, 和 增加我们的 增加我们的 增加我们的 的 的 增加我们的 增加我们的 格式的 的 的 的 的 和 的 和, 的 的 的,, 的 的 的 格式的,, 和, 的,,,,,,,,,,,,,,, 和 和 和 增加我们的 增加我们的,,,,,,,,