Age-related macular degeneration (AMD) is one of the leading causes of permanent vision loss in people aged over 60 years. Accurate segmentation of biomarkers such as drusen that points to the early stages of AMD is crucial in preventing further vision impairment. However, segmenting drusen is extremely challenging due to their varied sizes and appearances, low contrast and noise resemblance. Most existing literature, therefore, have focused on size estimation of drusen using classification, leaving the challenge of accurate segmentation less tackled. Additionally, obtaining the pixel-wise annotations is extremely costly and such labels can often be noisy, suffering from inter-observer and intra-observer variability. Quantification of uncertainty associated with segmentation tasks offers principled measures to inspect the segmentation output. Realizing its utility in identifying erroneous segmentation and the potential applications in clinical decision making, here we develop a U-Net based drusen segmentation model and quantify the segmentation uncertainty. We investigate epistemic uncertainty capturing the model confidence and aleatoric uncertainty capturing the data uncertainty. We present segmentation results and show how uncertainty can help formulate robust evaluation strategies. We visually inspect the pixel-wise uncertainty and segmentation results on test images. We finally analyze the correlation between segmentation uncertainty and accuracy. Our results demonstrate the utility of leveraging uncertainties in developing and explaining segmentation models for medical image analysis.


翻译:与年龄有关的肌肉变形(AMD)是60岁以上人口长期视力丧失的主要原因之一。如浮标等生物标志的精确分解,指指向亚马逊早期阶段对于防止进一步视力受损至关重要。然而,由于分解的大小和外观不同,对比和噪音相似,因此具有极大的挑战性。因此,大多数现有文献都侧重于使用分类对浮标尺寸进行估计,从而减少准确分解的挑战。此外,获得像素说明的费用极高,而且这种标签往往会吵闹,受观测器之间和观测器内部变异的影响。与分解任务相关的不确定性的量化为检查分解产出提供了有原则的措施。认识到分解作用在于查明错误的分解和临床决策的潜在应用,因此我们开发了基于U-Net的分解模型,并量化了分解的不确定性。我们调查了缩略图的不确定性,并记录了模型的信心和分辨率不确定性,并记录了数据不确定性。我们为分解和解释分解结构的精确性分析结果,并展示了我们的不确定性分析结果。我们为分解的分解分析结果提供了可靠的分解结果。

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