视网膜成像数据中解剖特征的自动检测和定位与许多方面有关。在这项工作中，我们遵循一种以数据为中心的方法，以优化分类器训练，用于视神经层析成像中的视神经头部检测和定位。我们研究了域知识驱动空间复杂性降低对所得视神经头部分割和定位性能的影响。我们提出了一种机器学习方法，用于分割2D的视神经头3D广场扫描源光源光学相干断层扫描扫描，该扫描能够自动评估大量数据。对视网膜的手动注释2D EN的评估表明，当基础像素级分类任务通过域知识在空间上放松时，标准U-NET的训练可以改善视神经头部细分和定位性能。
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由于图像的复杂性和活细胞的时间变化，来自明亮场光显微镜图像的活细胞分割具有挑战性。最近开发的基于深度学习（DL）的方法由于其成功和有希望的结果而在医学和显微镜图像分割任务中变得流行。本文的主要目的是开发一种基于U-NET的深度学习方法，以在明亮场传输光学显微镜中分割HeLa系的活细胞。为了找到适合我们数据集的最合适的体系结构，提出了剩余的注意U-net，并将其与注意力和简单的U-NET体系结构进行了比较。注意机制突出了显着的特征，并抑制了无关图像区域中的激活。残余机制克服了消失的梯度问题。对于简单，注意力和剩余的关注U-NET，我们数据集的平均值得分分别达到0.9505、0.9524和0.9530。通过将残留和注意机制应用在一起，在平均值和骰子指标中实现了最准确的语义分割结果。应用的分水岭方法适用于这种最佳的（残留的关注）语义分割结果，使每个单元格的特定信息进行了分割。
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视网膜脉管系统的研究是筛查和诊断许多疾病的基本阶段。完整的视网膜血管分析需要将视网膜的血管分为动脉和静脉（A/V）。早期自动方法在两个顺序阶段接近这些分割和分类任务。但是，目前，这些任务是作为联合语义分割任务处理的，因为分类结果在很大程度上取决于血管分割的有效性。在这方面，我们提出了一种新的方法，用于从眼睛眼睛图像中对视网膜A/V进行分割和分类。特别是，我们提出了一种新颖的方法，该方法与以前的方法不同，并且由于新的损失，将联合任务分解为针对动脉，静脉和整个血管树的三个分割问题。这种配置允许直观地处理容器交叉口，并直接提供不同靶血管树的精确分割罩。提供的关于公共视网膜图血管树提取（RITE）数据集的消融研究表明，所提出的方法提供了令人满意的性能，尤其是在不同结构的分割中。此外，与最新技术的比较表明，我们的方法在A/V分类中获得了高度竞争的结果，同时显着改善了血管分割。提出的多段方法允许检测更多的血管，并更好地分割不同的结构，同时实现竞争性分类性能。同样，用这些术语来说，我们的方法优于各种参考作品的方法。此外，与以前的方法相比，该方法允许直接检测到容器交叉口，并在这些复杂位置保留A/V的连续性。
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X-ray imaging technology has been used for decades in clinical tasks to reveal the internal condition of different organs, and in recent years, it has become more common in other areas such as industry, security, and geography. The recent development of computer vision and machine learning techniques has also made it easier to automatically process X-ray images and several machine learning-based object (anomaly) detection, classification, and segmentation methods have been recently employed in X-ray image analysis. Due to the high potential of deep learning in related image processing applications, it has been used in most of the studies. This survey reviews the recent research on using computer vision and machine learning for X-ray analysis in industrial production and security applications and covers the applications, techniques, evaluation metrics, datasets, and performance comparison of those techniques on publicly available datasets. We also highlight some drawbacks in the published research and give recommendations for future research in computer vision-based X-ray analysis.
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晶体中砂岩的晶粒分割从其周围基质/水泥划分薄片是计算机辅助矿物识别和砂岩分类的主要步骤。砂岩的显微图像含有许多矿物颗粒及其周围的基质/水泥。相邻谷物和基质之间的区别通常是模糊的，使晶粒分割困难。文献中存在各种解决方案来处理这些问题;然而，他们对砂岩岩画的不同模式并不强大。在本文中，我们将谷物分割制定为像素 - 明智的两类（即谷物和背景）语义分割任务。我们开发一个基于深度学习的端到端培训框架，名为Deep语义粒度分割网络（DSGSN），数据驱动方法，提供通用解决方案。根据作者的知识，这是探索深度神经网络来解决谷物分割问题的第一个工作。对微观图像的广泛实验强调我们的方法比具有更多参数的各种分段架构获得更好的分割精度。
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人类生理学中的各种结构遵循特异性形态，通常在非常细的尺度上表达复杂性。这种结构的例子是胸前气道，视网膜血管和肝血管。可以观察到可以观察到可以观察到可以观察到可以观察到空间排列的磁共振成像（MRI），计算机断层扫描（CT），光学相干断层扫描（OCT）等医学成像模式（MRI），计算机断层扫描（CT），可以观察到空间排列的大量2D和3D图像的集合。这些结构在医学成像中的分割非常重要，因为对结构的分析提供了对疾病诊断，治疗计划和预后的见解。放射科医生手动标记广泛的数据通常是耗时且容易出错的。结果，在过去的二十年中，自动化或半自动化的计算模型已成为医学成像的流行研究领域，迄今为止，许多计算模型已经开发出来。在这项调查中，我们旨在对当前公开可用的数据集，细分算法和评估指标进行全面审查。此外，讨论了当前的挑战和未来的研究方向。
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不工会是骨科诊所面临的针对技术困难和高成本拍摄骨间毛细血管面临的挑战之一。细分容器和填充毛细血管对于理解毛细血管生长遇到的障碍至关重要。但是，现有用于血管分割的数据集主要集中在人体的大血管上，缺乏标记的毛细管图像数据集极大地限制了血管分割和毛细血管填充的方法论开发和应用。在这里，我们提出了一个名为IFCIS-155的基准数据集，由155个2D毛细管图像组成，该图像具有分割边界和由生物医学专家注释的血管填充物，以及19个大型高分辨率3D 3D毛细管图像。为了获得更好的骨间毛细血管图像，我们利用最先进的免疫荧光成像技术来突出骨间毛细血管的丰富血管形态。我们进行全面的实验，以验证数据集和基准测试深度学习模型的有效性（\ eg UNET/UNET ++和修改后的UNET/UNET ++）。我们的工作提供了一个基准数据集，用于培训毛细管图像细分的深度学习模型，并为未来的毛细管研究提供了潜在的工具。 IFCIS-155数据集和代码均可在\ url {https://github.com/ncclabsustech/ifcis-55}上公开获得。
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血管内超声和光学相干断层扫描可广泛用于表征冠状动脉狭窄，并提供关键的血管参数以优化经皮干预。同时提供血管内极化敏感的光学相干断层扫描（PS-OCT），可提供血管结构的高分辨率横截面图像，同时还揭示了胶原蛋白和平滑肌等优惠的组织成分，从而增强了斑块表征。对这些特征的自动解释有望促进对冠状动脉瘤的自然历史和意义的客观临床研究。在这里，我们提出了一种使用新的多项损耗函数进行优化的卷积神经网络模型，除了导丝和斑块阴影外，还对管腔，内部和媒体层进行了分类。我们证明，我们的多类分类模型在检测冠状动脉解剖层方面优于最先进的方法。此外，所提出的模型将两类的常见成像伪像，并检测到增厚血管壁区域内的解剖层，这些层被其他研究排除在分析之外。源代码和受过训练的模型可在https://github.com/mhaft/octseg上公开获得
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医学图像中的自动对象识别可以促进医学诊断和治疗。在本文中，我们自动对超声图像中的锁骨神经进行了分割，以帮助注入周围神经块。神经块通常用于手术后的疼痛治疗，其中使用超声指导在靶神经旁边注入局部麻醉药。这种治疗可以阻止疼痛信号向大脑的传播，这可以帮助提高手术中的恢复速率，并显着减少术后阿片类药物的需求。但是，超声引导的区域麻醉（UGRA）要求麻醉师在视觉上识别超声图像中的实际神经位置。鉴于超声图像中神经的无视觉效果以及它们与许多相邻组织的视觉相似性，这是一项复杂的任务。在这项研究中，我们使用了自动神经检测系统进行UGRA神经阻滞治疗。该系统可以使用深度学习技术识别神经在超声图像中的位置。我们开发了一个模型来捕获神经的特征，通过训练两个具有跳过连接的深神经网络：两种扩展的U-NET体系结构，有或没有扩张的卷积。该溶液可能会导致区域麻醉中靶向神经的封锁。
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Deep learning methods have contributed substantially to the rapid advancement of medical image segmentation, the quality of which relies on the suitable design of loss functions. Popular loss functions, including the cross-entropy and dice losses, often fall short of boundary detection, thereby limiting high-resolution downstream applications such as automated diagnoses and procedures. We developed a novel loss function that is tailored to reflect the boundary information to enhance the boundary detection. As the contrast between segmentation and background regions along the classification boundary naturally induces heterogeneity over the pixels, we propose the piece-wise two-sample t-test augmented (PTA) loss that is infused with the statistical test for such heterogeneity. We demonstrate the improved boundary detection power of the PTA loss compared to benchmark losses without a t-test component.
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组织学图像中核和腺体的实例分割是用于癌症诊断，治疗计划和生存分析的计算病理学工作流程中的重要一步。随着现代硬件的出现，大规模质量公共数据集的最新可用性以及社区组织的宏伟挑战已经看到了自动化方法的激增，重点是特定领域的挑战，这对于技术进步和临床翻译至关重要。在这项调查中，深入分析了过去五年（2017-2022）中发表的原子核和腺体实例细分的126篇论文，进行了深入分析，讨论了当前方法的局限性和公开挑战。此外，提出了潜在的未来研究方向，并总结了最先进方法的贡献。此外，还提供了有关公开可用数据集的概括摘要以及关于说明每种挑战的最佳性能方法的巨大挑战的详细见解。此外，我们旨在使读者现有研究的现状和指针在未来的发展方向上开发可用于临床实践的方法，从而可以改善诊断，分级，预后和癌症的治疗计划。据我们所知，以前没有工作回顾了朝向这一方向的组织学图像中的实例细分。
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语义图像分割是手术中的背景知识和自治机器人的重要前提。本领域的状态专注于在微创手术期间获得的传统RGB视频数据，但基于光谱成像数据的全景语义分割并在开放手术期间获得几乎没有注意到日期。为了解决文献中的这种差距，我们正在研究基于在开放手术环境中获得的猪的高光谱成像（HSI）数据的以下研究问题：（1）基于神经网络的HSI数据的充分表示是完全自动化的器官分割，尤其是关于数据的空间粒度（像素与Superpixels与Patches与完整图像）的空间粒度？ （2）在执行语义器官分割时，是否有利用HSI数据使用HSI数据，即RGB数据和处理的HSI数据（例如氧合等组织参数）？根据基于20猪的506个HSI图像的全面验证研究，共注释了19个类，基于深度的学习的分割性能 - 贯穿模态 - 与输入数据的空间上下文一致。未处理的HSI数据提供优于RGB数据或来自摄像机提供商的处理数据，其中优势随着输入到神经网络的输入的尺寸而增加。最大性能（应用于整个图像的HSI）产生了0.89（标准偏差（SD）0.04）的平均骰子相似度系数（DSC），其在帧间间变异性（DSC为0.89（SD 0.07）的范围内。我们得出结论，HSI可以成为全自动手术场景理解的强大的图像模型，其具有传统成像的许多优点，包括恢复额外功能组织信息的能力。
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从侵入性冠状动脉造影（ICA）中准确提取冠状动脉（ICA）在临床决策中对于冠状动脉疾病的诊断和风险分层（CAD）很重要。在这项研究中，我们开发了一种使用深度学习来自动提取冠状动脉腔的方法。方法。提出了一个深度学习模型U-NET 3+，其中包含了全面的跳过连接和深度监督，以自动从ICAS中自动提取冠状动脉。在这个新型的冠状动脉提取框架中采用了转移学习和混合损失功能。结果。使用了一个包含从210名患者获得的616个ICA的数据集。在技术评估中，U-NET 3+的骰子得分为0.8942，灵敏度为0.8735，高于U-NET ++（骰子得分：0.8814：0.8814，灵敏度为0.8331）和U-net（骰子分数） ：0.8799，灵敏度为0.8305）。结论。我们的研究表明，U-NET 3+优于其他分割框架，用于自动从ICA中提取冠状动脉。该结果表明了临床使用的巨大希望。
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自动分割方法是医学图像分析的重要进步。特别是机器学习技术和深度神经网络，是最先进的大多数医学图像分割任务。类别不平衡的问题在医疗数据集中构成了重大挑战，病变通常占据相对于背景的相对于较小的体积。深度学习算法培训中使用的损失函数对类别不平衡的鲁棒性不同，具有模型收敛的直接后果。分割最常用的损耗函数基于交叉熵损耗，骰子丢失或两者的组合。我们提出了统一的联络损失，是一种新的分层框架，它概括了骰子和基于跨熵的损失，用于处理类别不平衡。我们评估五个公共可用的损失功能，类不平衡的医学成像数据集：CVC-ClinicDB，船舶提取数字视网膜图像（驱动器），乳房超声波2017（Bus2017），脑肿瘤分割2020（Brats20）和肾肿瘤分割2019 （套件19）。我们将损耗功能性能与六个骰子或基于跨熵的损耗函数进行比较，横跨二进制二进制，3D二进制和3D多包子分段任务，展示我们所提出的损失函数对类不平衡具有强大，并且始终如一地优于其他丢失功能。源代码可用：https://github.com/mlyg/unified-focal-loss
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慢性伤口显着影响生活质量。如果没有正确管理，他们可能会严重恶化。基于图像的伤口分析可以通过量化与愈合相关的重要特征来客观地评估伤口状态。然而，伤口类型，图像背景组成和捕获条件的高异质性挑战伤口图像的鲁棒分割。我们呈现了检测和段（DS），深度学习方法，以产生具有高泛化能力的伤口分割图。在我们的方法中，专门的深度神经网络检测到伤口位置，从未经信息背景隔离伤口，并计算伤口分割图。我们使用具有糖尿病脚溃疡图像的一个数据集评估了这种方法。为了进一步测试，使用4个补充独立数据组，具有来自不同体积的较大种类的伤口类型。当以相同的方法组合检测和分割时，在将完整图像上的分割到0.85时，Matthews的相关系数（MCC）从0.29提高到0.29。当从补充数据集汲取的卷绕图像上进行测试时，DS方法将平均MCC从0.17增加到0.85。此外，DS方法使得分段模型的培训能够在保持分割性能的同时培训高达90％的训练数据。
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使用（半）自动显微镜生成的大规模电子显微镜（EM）数据集已成为EM中的标准。考虑到大量数据，对所有数据的手动分析都是不可行的，因此自动分析至关重要。自动分析的主要挑战包括分析和解释生物医学图像的注释，并与实现高通量相结合。在这里，我们回顾了自动计算机技术的最新最新技术以及分析细胞EM结构的主要挑战。关于EM数据的注释，分割和可扩展性，讨论了过去五年来开发的高级计算机视觉，深度学习和软件工具。自动图像采集和分析的集成将允许用纳米分辨率对毫米范围的数据集进行高通量分析。
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视网膜眼底图像的自动评估是涌现为最重要的早期检测和治疗渐进眼疾病的工具之一。青光眼导致视力的进步退化，其特征在于光学杯形状的变形和血管的变性导致沿神经垂体边缘形成凹口的形成。在本文中，我们提出了一种基于深度学习的管道，用于从数字眼底图像（DFIS）的光盘（OD）和光学杯（OC）区域的自动分割，从而提取预测青光眼所需的不同特征。该方法利用了神经古代轮辋的局灶性凹口分析以及杯盘比值值作为分类参数，以提高计算机辅助设计（CAD）系统的准确性分析青光眼。支持基于向量的机器学习算法用于分类，基于提取的功能将DFIS分类为青光眼或正常。在自由可用的DRISHTI-GS数据集上评估了所提出的管道，得到了从DFIS检测青光眼的93.33％的精度。
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Obtaining models that capture imaging markers relevant for disease progression and treatment monitoring is challenging. Models are typically based on large amounts of data with annotated examples of known markers aiming at automating detection. High annotation effort and the limitation to a vocabulary of known markers limit the power of such approaches. Here, we perform unsupervised learning to identify anomalies in imaging data as candidates for markers. We propose AnoGAN, a deep convolutional generative adversarial network to learn a manifold of normal anatomical variability, accompanying a novel anomaly scoring scheme based on the mapping from image space to a latent space. Applied to new data, the model labels anomalies, and scores image patches indicating their fit into the learned distribution. Results on optical coherence tomography images of the retina demonstrate that the approach correctly identifies anomalous images, such as images containing retinal fluid or hyperreflective foci.
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自动识别基础心脏异常的结构底物可以潜在地为介入程序提供实时指导。有了心脏组织底物的了解，可以通过检测心律不齐的底物来进一步优化复杂的心律不齐和心室心动过速等复杂的心律不齐和心室心动过速。光学相干断层扫描（OCT）是一种实时成像方式，有助于满足这一需求。心脏图像分析的现有方法主要依赖于完全监督的学习技术，这些技术遇到了在像素标签的劳动密集型注释过程中工作量的缺点。为了减少对像素标签的需求，我们使用人类心脏底物的OCT图像上的图像级注释开发了一个两阶段的深度学习框架，用于心脏脂肪组织分割。特别是，我们将类激活映射与超像素分割整合在一起，以解决心脏组织分割中提出的稀疏组织种子挑战。我们的研究弥合了自动组织分析的需求与缺乏高质量像素的注释之间的差距。据我们所知，这是第一项尝试通过弱监督的学习技术来解决OCT图像上心脏组织分割的研究。在体外人类心脏OCT数据集中，我们证明了我们对图像级注释的弱监督方法可与对像素式注释进行训练的完全监督方法相当。
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Clinical diagnostic and treatment decisions rely upon the integration of patient-specific data with clinical reasoning. Cancer presents a unique context that influence treatment decisions, given its diverse forms of disease evolution. Biomedical imaging allows noninvasive assessment of disease based on visual evaluations leading to better clinical outcome prediction and therapeutic planning. Early methods of brain cancer characterization predominantly relied upon statistical modeling of neuroimaging data. Driven by the breakthroughs in computer vision, deep learning became the de facto standard in the domain of medical imaging. Integrated statistical and deep learning methods have recently emerged as a new direction in the automation of the medical practice unifying multi-disciplinary knowledge in medicine, statistics, and artificial intelligence. In this study, we critically review major statistical and deep learning models and their applications in brain imaging research with a focus on MRI-based brain tumor segmentation. The results do highlight that model-driven classical statistics and data-driven deep learning is a potent combination for developing automated systems in clinical oncology.
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