现实生活中常常会有这样的问题:缺乏足够的先验知识,因此难以人工标注类别或进行人工类别标注的成本太高。很自然地,我们希望计算机能代我们完成这些工作,或至少提供一些帮助。根据类别未知(没有被标记)的训练样本解决模式识别中的各种问题,称之为无监督学习

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在疾病诊断、手术引导及放射性治疗等图像辅助诊疗场景中,将不同时间、不同模态或不同设备的图像通过合理的空间变换进行配准是必要的处理流程之一。随着深度学习的快速发展,基于深度学习的医学图像配准研究以其耗时短、精度高的优势吸引了研究者的广泛关注。本文全面整理了2015—2019年深度医学图像配准方向的论文,系统地分析了深度医学图像配准领域的最新研究进展,展现了深度配准算法研究从迭代优化到一步预测、从有监督学习到无监督学习的总体发展趋势。具体来说,本文在界定深度医学图像配准问题和介绍配准研究分类方法的基础上,以相关算法的网络训练过程中所使用的监督信息多少作为分类标准,将深度医学图像配准划分为全监督、双监督与弱监督、无监督医学图像配准方法。全监督配准方法通过采用随机变换、传统算法和模型生成等方式获取近似的金标准作为监督信息;双监督、无监督配准方法通过引入图像相似度损失、标签相似度损失等其他监督信息以降低对金标准的依赖;无监督配准方法则完全消除对标注数据的需要,仅使用图像相似度损失和正则化损失监督网络训练。目前,无监督医学图像算法已经成为医学图像配准领域的研究重点,在无需获得代价高昂的标注信息下就能够取得与有监督和传统方法相当甚至更高的配准精度。在此基础上,本文进一步讨论了医学图像配准研究后续可能的4个未来挑战,希望能够为更高精度、更高效率的深度医学图像配准算法的研究提供方向,并推动深度医学图像配准技术在临床诊疗中落地应用。

http://www.cjig.cn/jig/ch/reader/view_abstract.aspx?file_no=20210901&flag=1

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Seismic full waveform inversion (FWI) is a powerful geophysical imaging technique that produces high-resolution subsurface models by iteratively minimizing the misfit between the simulated and observed seismograms. Unfortunately, conventional FWI with least-squares function suffers from many drawbacks such as the local-minima problem and computation of explicit gradient. It is particularly challenging with the contaminated measurements or poor starting models. Recent works relying on partial differential equations and neural networks show promising performance for two-dimensional FWI. Inspired by the competitive learning of generative adversarial networks, we proposed an unsupervised learning paradigm that integrates wave equation with a discriminate network to accurately estimate the physically consistent models in a distribution sense. Our framework needs no labelled training data nor pretraining of the network, is flexible to achieve multi-parameters inversion with minimal user interaction. The proposed method faithfully recovers the well-known synthetic models that outperforms the classical algorithms. Furthermore, our work paves the way to sidestep the local-minima issue via reducing the sensitivity to initial models and noise.

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