Weakly-supervised learning (WSL) has been proposed to alleviate the conflict between data annotation cost and model performance through employing sparsely-grained (i.e., point-, box-, scribble-wise) supervision and has shown promising performance, particularly in the image segmentation field. However, it is still a very challenging problem due to the limited supervision, especially when only a small number of labeled samples are available. Additionally, almost all existing WSL segmentation methods are designed for star-convex structures which are very different from curvilinear structures such as vessels and nerves. In this paper, we propose a novel sparsely annotated segmentation framework for curvilinear structures, named YoloCurvSeg, based on image synthesis. A background generator delivers image backgrounds that closely match real distributions through inpainting dilated skeletons. The extracted backgrounds are then combined with randomly emulated curves generated by a Space Colonization Algorithm-based foreground generator and through a multilayer patch-wise contrastive learning synthesizer. In this way, a synthetic dataset with both images and curve segmentation labels is obtained, at the cost of only one or a few noisy skeleton annotations. Finally, a segmenter is trained with the generated dataset and possibly an unlabeled dataset. The proposed YoloCurvSeg is evaluated on four publicly available datasets (OCTA500, CORN, DRIVE and CHASEDB1) and the results show that YoloCurvSeg outperforms state-of-the-art WSL segmentation methods by large margins. With only one noisy skeleton annotation (respectively 0.14%, 0.02%, 1.4%, and 0.65% of the full annotation), YoloCurvSeg achieves more than 97% of the fully-supervised performance on each dataset. Code and datasets will be released at https://github.com/llmir/YoloCurvSeg.
翻译:微弱监督的学习( WSSL ) 已被提出, 目的是通过使用稀疏的( 即, 点、 框、 滑鼠- ) 监督来缓解数据笔记成本和模型性能之间的冲突, 并展示了有希望的性能, 特别是在图像分割字段中。 然而, 由于监管范围有限, 尤其是在只有少量标签样本存在的情况下, 这仍然是一个非常具有挑战性的问题。 此外, 几乎所有现有的 WSL 分割法都设计了与像船只和神经这样的卷流结构非常不同的恒星- 软体结构。 在本文件中, 我们提出了一个新颖的、 有说明的、 有说明的、 有说明的、 有说明的、 有说明的、 有说明的、 有说明的、 有说明的、 有说明的、 有说明的、 有分析的、 有分析的、 有分析的、 有分析的、 有分析的、 有分析的、 有分析的、 有分析的、 有分析的、 有分析的、 有分析的、 有分析的、 有分析的、 有的、 有分析的、 有的、 有分析的、 有的、 有的、 有的、 有的、 有的、 有的、 有的、 有的、 有的、 有的、 有的、 有的、 有的、 有的、 有的、 有的、 有的、 有的、 有的、 有的、 有的、 有的、 有的、 有的、 有的、 有的、 有的、 有的、 有的、 有的、 有的、 有的、 有的、 有的、 有的、 有的、有的、有的、有的、有的、有的、有的、有的、有的、有的、有的、有的、有的、有的、有的、有的、有的、有的、有的、有的、有的、有的、有的、有的、有的、有的、有的、有的、有的、有的、有的、有的、有的、有的、有的、有的、有的、有的、有的、有的、有的、有的、有的、有的、有的、有的、有的、有的、有的、有的、有的、有的、有的、有的、有