Semantic segmentation of electron microscopy (EM) is an essential step to efficiently obtain reliable morphological statistics. Despite the great success achieved using deep convolutional neural networks (CNNs), they still produce coarse segmentations with lots of discontinuities and false positives for mitochondria segmentation. In this study, we introduce a centerline-aware multitask network by utilizing centerline as an intrinsic shape cue of mitochondria to regularize the segmentation. Since the application of 3D CNNs on large medical volumes is usually hindered by their substantial computational cost and storage overhead, we introduce a novel hierarchical view-ensemble convolution (HVEC), a simple alternative of 3D convolution to learn 3D spatial contexts using more efficient 2D convolutions. The HVEC enables both decomposing and sharing multi-view information, leading to increased learning capacity. Extensive validation results on two challenging benchmarks show that, the proposed method performs favorably against the state-of-the-art methods in accuracy and visual quality but with a greatly reduced model size. Moreover, the proposed model also shows significantly improved generalization ability, especially when training with quite limited amount of training data.


翻译:电子显微显微镜(EM)的解析分解是有效获取可靠形态统计的一个必要步骤。尽管使用深层神经神经网络取得了巨大成功,但是它们仍然产生大量不连续和假阳分解的粗微分解,而Mitochondria分解则存在许多不连续和假阳性的偏差。在本研究中,我们采用中线多任务网络,将中心线作为米托霍因得里亚的内在形状提示来规范分解。由于3DCNN在大宗医疗量中的应用通常因其计算成本和存储间接费用而受阻,因此我们引入了新型的分级-全景共振动(HVEC),这是3D演化的一个简单选择,利用更有效的2D相变相来学习3D空间环境。HVEC使得多视信息的分解和共享能够导致学习能力的提高。关于两项具有挑战性的基准的广泛验证结果显示,拟议的方法在准确性和视觉质量方面优于最新方法,但模型大小也大大缩小了。此外,拟议的模型还显示,在培训时,一般化能力也有很大改进了相当有限。

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