One-shot segmentation of brain tissues is typically a dual-model iterative learning: a registration model (reg-model) warps a carefully-labeled atlas onto unlabeled images to initialize their pseudo masks for training a segmentation model (seg-model); the seg-model revises the pseudo masks to enhance the reg-model for a better warping in the next iteration. However, there is a key weakness in such dual-model iteration that the spatial misalignment inevitably caused by the reg-model could misguide the seg-model, which makes it converge on an inferior segmentation performance eventually. In this paper, we propose a novel image-aligned style transformation to reinforce the dual-model iterative learning for robust one-shot segmentation of brain tissues. Specifically, we first utilize the reg-model to warp the atlas onto an unlabeled image, and then employ the Fourier-based amplitude exchange with perturbation to transplant the style of the unlabeled image into the aligned atlas. This allows the subsequent seg-model to learn on the aligned and style-transferred copies of the atlas instead of unlabeled images, which naturally guarantees the correct spatial correspondence of an image-mask training pair, without sacrificing the diversity of intensity patterns carried by the unlabeled images. Furthermore, we introduce a feature-aware content consistency in addition to the image-level similarity to constrain the reg-model for a promising initialization, which avoids the collapse of image-aligned style transformation in the first iteration. Experimental results on two public datasets demonstrate 1) a competitive segmentation performance of our method compared to the fully-supervised method, and 2) a superior performance over other state-of-the-art with an increase of average Dice by up to 4.67%. The source code is available at: https://github.com/JinxLv/One-shot-segmentation-via-IST.


翻译:对大脑组织进行一发分解通常是一种双模迭代学习:注册模型(reg-model)在未贴贴标签的图像上将一个精心贴上标签的地图夹在未贴标签的图像上,以初始化他们的假面罩,用于培训一个分解模型(seg-model);Seg-model对假面罩进行修改,以加强正拼模模型,以便在下一个迭代中更好地扭曲。然而,这种双模版的迭代作用中存在一个关键弱点,即由于重塑模型而不可避免地造成空间错配错位,可能会误导成一个缩格模型,最终使其在低级分解性功能上趋汇。在这个纸上,我们提议一个新颖的图像调校正风格转换,强化双模的双模版迭代互动学习,在一个没有贴标签的图像上贴标签的平均分解,然后使用基于Fourier的调调调的调解调解析法,将未贴标签的图像转换成一个不固定的版本。这让随后的缩缩缩缩缩图则在正版的图像中学习一个不固定的缩缩缩缩缩缩缩缩缩缩缩的图像,然后在正版中进行。

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