Background and objectives. Domain shift is a generalisation problem of machine learning models that occurs when the data distribution of the training set is different to the data distribution encountered by the model when it is deployed. This is common in the context of biomedical image segmentation due to the variance of experimental conditions, equipment, and capturing settings. In this work, we address this challenge by studying both neural style transfer algorithms and unpaired image-to-image translation methods in the context of the segmentation of tumour spheroids. Methods. We have illustrated the domain shift problem in the context of spheroid segmentation with 4 deep learning segmentation models that achieved an IoU over 97% when tested with images following the training distribution, but whose performance decreased up to an 84\% when applied to images captured under different conditions. In order to deal with this problem, we have explored 3 style transfer algorithms (NST, deep image analogy, and STROTSS), and 6 unpaired image-to-image translations algorithms (CycleGAN, DualGAN, ForkGAN, GANILLA, CUT, and FastCUT). These algorithms have been integrated into a high-level API that facilitates their application to other contexts where the domain-shift problem occurs. Results. We have considerably improved the performance of the 4 segmentation models when applied to images captured under different conditions by using both style transfer and image-to-image translation algorithms. In particular, there are 2 style transfer algorithms (NST and deep image analogy) and 1 unpaired image-to-image translations algorithm (CycleGAN) that improve the IoU of the models in a range from 0.24 to 76.07. Therefore, reaching a similar performance to the one obtained with the models are applied to images following the training distribution.


翻译:外观转换是机器学习模型的概括问题。 当培训组的数据分布与模型部署时遇到的数据分布不同时, 机器学习模型的分布会发生机械学习模型的普遍问题。 由于实验条件、 设备和捕捉设置的差异, 生物医学图像分割方面的情况很普遍。 在这项工作中, 我们通过研究神经风格传输算法和肿瘤类固醇分解情况下的未调整图像到图像翻译方法来应对这一挑战。 方法 。 我们已经用4个深层次学习分解模型来说明在视固醇分解背景下的域变问题, 这些模型在培训分发后经过图像测试后达到IOU超过97%的IOU, 但是在应用到不同条件下的图像时,其性能下降到84 ⁇ 。 为了解决这个问题, 我们探索了3种风格传输算法( NST, 深图像类类类类比比, 和 STROTSS ) 和6种未调整的图像转换算法( CycleGAN, FORGLLA, GA, CUT, 和 FastCUT) 的变换算法在应用过程中, 两种变换算方法都大大改进了A- 。

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