Medical image segmentation is a fundamental and critical step in many clinical approaches. Semi-supervised learning has been widely applied to medical image segmentation tasks since it alleviates the heavy burden of acquiring expert-examined annotations and takes the advantage of unlabeled data which is much easier to acquire. Although consistency learning has been proven to be an effective approach by enforcing an invariance of predictions under different distributions, existing approaches cannot make full use of region-level shape constraint and boundary-level distance information from unlabeled data. In this paper, we propose a novel uncertainty-guided mutual consistency learning framework to effectively exploit unlabeled data by integrating intra-task consistency learning from up-to-date predictions for self-ensembling and cross-task consistency learning from task-level regularization to exploit geometric shape information. The framework is guided by the estimated segmentation uncertainty of models to select out relatively certain predictions for consistency learning, so as to effectively exploit more reliable information from unlabeled data. Experiments on two publicly available benchmark datasets showed that: 1) Our proposed method can achieve significant performance improvement by leveraging unlabeled data, with up to 4.13% and 9.82% in Dice coefficient compared to supervised baseline on left atrium segmentation and brain tumor segmentation, respectively. 2) Compared with other semi-supervised segmentation methods, our proposed method achieve better segmentation performance under the same backbone network and task settings on both datasets, demonstrating the effectiveness and robustness of our method and potential transferability for other medical image segmentation tasks.


翻译:医疗图象分解是许多临床方法中的一个根本性和关键步骤。半监督的学习被广泛应用于医疗图象分解任务,因为它减轻了获取专家检查说明的沉重负担,并且利用了更容易获得的未贴标签数据。虽然一致性学习已证明是一种有效的方法,因为在不同分布中执行不同预测的变异,但现有方法无法充分利用区域一级的形状限制和来自未贴标签数据的边界距离信息。在本文件中,我们提出了一个新的、以不确定性为指南的相互一致性学习框架,以便有效地利用未贴标签的数据,从而有效地利用未贴标签的相互一致性数据。我们提出的方法可以通过利用未贴标签的系统内部一致性,从更新的预测中学习自我装饰和交叉任务一致性,从任务一级的正规化学习,利用几何形状信息。框架以估计的分解不确定性为指导,为学习一致性选择相对确定的比较模型,以便有效地利用从未贴标签数据中获取的更可靠的信息。两个公开的基准数据集的实验表明:(1) 我们提出的方法能够实现显著的绩效改进绩效改进,方法是利用未贴标签的数据在未贴标签的基数结构下,将其他数据分级化部分分别用于4.82%和大脑分级化。

0
下载
关闭预览

相关内容

不可错过!《机器学习100讲》课程,UBC Mark Schmidt讲授
专知会员服务
73+阅读 · 2022年6月28日
100+篇《自监督学习(Self-Supervised Learning)》论文最新合集
专知会员服务
164+阅读 · 2020年3月18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
机器学习入门的经验与建议
专知会员服务
92+阅读 · 2019年10月10日
【哈佛大学商学院课程Fall 2019】机器学习可解释性
专知会员服务
103+阅读 · 2019年10月9日
VCIP 2022 Call for Special Session Proposals
CCF多媒体专委会
1+阅读 · 2022年4月1日
IEEE ICKG 2022: Call for Papers
机器学习与推荐算法
3+阅读 · 2022年3月30日
ACM MM 2022 Call for Papers
CCF多媒体专委会
5+阅读 · 2022年3月29日
AIART 2022 Call for Papers
CCF多媒体专委会
1+阅读 · 2022年2月13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
无监督元学习表示学习
CreateAMind
27+阅读 · 2019年1月4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 · 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 · 2013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
0+阅读 · 2011年12月31日
W-net: Bridged U-net for 2D Medical Image Segmentation
Arxiv
19+阅读 · 2018年7月12日
VIP会员
相关资讯
VCIP 2022 Call for Special Session Proposals
CCF多媒体专委会
1+阅读 · 2022年4月1日
IEEE ICKG 2022: Call for Papers
机器学习与推荐算法
3+阅读 · 2022年3月30日
ACM MM 2022 Call for Papers
CCF多媒体专委会
5+阅读 · 2022年3月29日
AIART 2022 Call for Papers
CCF多媒体专委会
1+阅读 · 2022年2月13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
无监督元学习表示学习
CreateAMind
27+阅读 · 2019年1月4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 · 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 · 2013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
0+阅读 · 2011年12月31日
Top
微信扫码咨询专知VIP会员