The selection of an optimal pacing site, which is ideally scar-free and late activated, is critical to the response of cardiac resynchronization therapy (CRT). Despite the success of current approaches formulating the detection of such late mechanical activation (LMA) regions as a problem of activation time regression, their accuracy remains unsatisfactory, particularly in cases where myocardial scar exists. To address this issue, this paper introduces a multi-task deep learning framework that simultaneously estimates LMA amount and classify the scar-free LMA regions based on cine displacement encoding with stimulated echoes (DENSE) magnetic resonance imaging (MRI). With a newly introduced auxiliary LMA region classification sub-network, our proposed model shows more robustness to the complex pattern cause by myocardial scar, significantly eliminates their negative effects in LMA detection, and in turn improves the performance of scar classification. To evaluate the effectiveness of our method, we tests our model on real cardiac MR images and compare the predicted LMA with the state-of-the-art approaches. It shows that our approach achieves substantially increased accuracy. In addition, we employ the gradient-weighted class activation mapping (Grad-CAM) to visualize the feature maps learned by all methods. Experimental results suggest that our proposed model better recognizes the LMA region pattern.

Automated identification of myocardial scar from late gadolinium enhancement cardiac magnetic resonance images (LGE-CMR) is limited by image noise and artifacts such as those related to motion and partial volume effect. This paper presents a novel joint deep learning (JDL) framework that improves such tasks by utilizing simultaneously learned myocardium segmentations to eliminate negative effects from non-region-of-interest areas. In contrast to previous approaches treating scar detection and myocardium segmentation as separate or parallel tasks, our proposed method introduces a message passing module where the information of myocardium segmentation is directly passed to guide scar detectors. This newly designed network will efficiently exploit joint information from the two related tasks and use all available sources of myocardium segmentation to benefit scar identification. We demonstrate the effectiveness of JDL on LGE-CMR images for automated left ventricular (LV) scar detection, with great potential to improve risk prediction in patients with both ischemic and non-ischemic heart disease and to improve response rates to cardiac resynchronization therapy (CRT) for heart failure patients. Experimental results show that our proposed approach outperforms multiple state-of-the-art methods, including commonly used two-step segmentation-classification networks, and multitask learning schemes where subtasks are indirectly interacted.

精神分裂症是一种慢性神经精神疾病，会引起大脑内部的不同结构改变。我们假设将深度学习应用于结构性神经影像学数据集可以检测到与疾病相关的改变，并提高分类和诊断准确性。我们使用单一可用的，常规的T1加权MRI扫描测试了这一假设，我们使用标准后处理方法从中提取了3D全脑结构。然后在三个开放数据集上开发，优化和评估了一个深度学习模型，并对精神分裂症患者进行T1加权MRI扫描。我们提出的模型优于基准模型，该模型还使用3D CNN体系结构对结构MR图像进行了训练。我们的模型几乎能够完美地（ROC曲线下的区域= 0.987），将精神分裂症患者与看不见的结构MRI扫描中的健康对照区分开。区域分析将皮质下区域和心室局部作为最预测的大脑区域。皮层结构在人类的认知，情感和社会功能中起关键作用，这些区域的结构异常与精神分裂症有关。我们的发现证实了精神分裂症与皮质下大脑结构的广泛改变有关，皮层结构信息在诊断分类中提供了突出的特征。总之，这些结果进一步证明了深度学习的潜力，以改善精神分裂症的诊断，并从单个标准的T1加权脑MRI中确定其结构性神经影像学特征。

来自静态图像的面部表情识别是计算机视觉应用中的一个具有挑战性的问题。卷积神经网络（CNN），用于各种计算机视觉任务的最先进的方法，在预测具有极端姿势，照明和闭塞条件的面部的表达式中已经有限。为了缓解这个问题，CNN通常伴随着传输，多任务或集合学习等技术，这些技术通常以增加的计算复杂性的成本提供高精度。在这项工作中，我们提出了一种基于零件的集合转移学习网络，其模型通过将面部特征的空间方向模式与特定表达相关来模拟人类如何识别面部表达。它由5个子网络组成，每个子网络从面部地标的五个子集中执行转移学习：眉毛，眼睛，鼻子，嘴巴或颌骨表达分类。我们表明我们所提出的集合网络使用从面部肌肉的电机运动发出的视觉模式来预测表达，并展示从面部地标定位转移到面部表情识别的实用性。我们在CK +，Jaffe和SFew数据集上测试所提出的网络，并且它分别优于CK +和Jaffe数据集的基准，分别为0.51％和5.34％。此外，所提出的集合网络仅包括1.65M的型号参数，确保在培训和实时部署期间的计算效率。我们所提出的集合的Grad-Cam可视化突出了其子网的互补性质，是有效集合网络的关键设计参数。最后，交叉数据集评估结果表明，我们建议的集合具有高泛化能力，使其适合现实世界使用。

多任务学习是一个框架，可执行多个学习任务以共享知识以提高其概括能力。虽然浅做多任务学习可以学习任务关系，但它只能处理预定义的功能。现代深度多任务学习可以共同学习潜在的功能和任务共享，但任务关系却很晦涩。同样，他们预先定义哪些层和神经元应该跨任务共享，并且不能适应地学习。为了应对这些挑战，本文提出了一个新的多任务学习框架，该框架通过补充现有浅层和深层多任务学习方案的强度，共同学习潜在特征和明确的任务关系。具体而言，我们建议将任务关系建模为任务输入梯度之间的相似性，并对它们的等效性进行理论分析。此外，我们创新地提出了一个多任务学习目标，该目标可以通过新的正规机明确学习任务关系。理论分析表明，由于提出的正常化程序，概括性误差已减少。在多个多任务学习和图像分类基准上进行的广泛实验证明了所提出的方法有效性，效率以及在学习任务关系模式中的合理性。

自动检测视网膜结构，例如视网膜血管（RV），凹起的血管区（FAZ）和视网膜血管连接（RVJ），对于了解眼睛的疾病和临床决策非常重要。在本文中，我们提出了一种新型的基于投票的自适应特征融合多任务网络（VAFF-NET），用于在光学相干性层析成像（OCTA）中对RV，FAZ和RVJ进行联合分割，检测和分类。提出了一个特定于任务的投票门模块，以适应并融合两个级别的特定任务的不同功能：来自单个编码器的不同空间位置的特征，以及来自多个编码器的功能。特别是，由于八八座图像中微脉管系统的复杂性使视网膜血管连接连接到分叉/跨越具有挑战性的任务的同时定位和分类，因此我们通过结合热图回归和网格分类来专门设计任务头。我们利用来自各种视网膜层的三个不同的\ textit {en face}血管造影，而不是遵循仅使用单个\ textit {en face}的现有方法。为了促进进一步的研究，已经发布了这些数据集的部分数据集，并已发布了公共访问：https：//github.com/imed-lab/vaff-net。

Recently, increasing attention has been drawn to the internal mechanisms of convolutional neural networks, and the reason why the network makes specific decisions. In this paper, we develop a novel post-hoc visual explanation method called Score-CAM based on class activation mapping. Unlike previous class activation mapping based approaches, Score-CAM gets rid of the dependence on gradients by obtaining the weight of each activation map through its forward passing score on target class, the final result is obtained by a linear combination of weights and activation maps. We demonstrate that Score-CAM achieves better visual performance and fairness for interpreting the decision making process. Our approach outperforms previous methods on both recognition and localization tasks, it also passes the sanity check. We also indicate its application as debugging tools. The implementation is available 1 .

了解模型预测在医疗保健方面至关重要，以促进模型正确性的快速验证，并防止利用利用混淆变量的模型。我们介绍了体积医学图像中可解释的多种异常分类的挑战新任务，其中模型必须指示用于预测每个异常的区域。为了解决这项任务，我们提出了一个多实例学习卷积神经网络，AxialNet，允许识别每个异常的顶部切片。接下来我们将赫雷库姆纳入注意机制，识别子切片区域。我们证明，对于Axialnet，Hirescam的说明得到保证，以反映所用模型的位置，与Grad-Cam不同，有时突出不相关的位置。使用一种产生忠实解释的模型，我们旨在通过一种新颖的面具损失来改善模型的学习，利用赫克斯克姆和3D允许的区域来鼓励模型仅预测基于器官的异常，其中出现的异常。 3D允许的区域通过新方法，分区自动获得，其组合从放射学报告中提取的位置信息与通过形态图像处理获得的器官分割图。总体而言，我们提出了第一种模型，用于解释容量医学图像中的可解释的多异常预测，然后使用掩模损耗来实现36,316扫描的Rad-Chessct数据集中多个异常的器官定位提高33％，代表状态本领域。这项工作推进了胸部CT卷中多种异常模型的临床适用性。

作为自然现象的地震，历史上不断造成伤害和人类生活的损失。地震预测是任何社会计划的重要方面，可以增加公共准备，并在很大程度上减少损坏。然而，由于地震的随机特征以及实现了地震预测的有效和可靠模型的挑战，迄今为止努力一直不足，需要新的方法来解决这个问题。本文意识到​​这些问题，提出了一种基于注意机制（AM），卷积神经网络（CNN）和双向长短期存储器（BILSTM）模型的新型预测方法，其可以预测数量和最大幅度中国大陆各地区的地震为基于该地区的地震目录。该模型利用LSTM和CNN具有注意机制，以更好地关注有效的地震特性并产生更准确的预测。首先，将零阶保持技术应用于地震数据上的预处理，使得模型的输入数据更适当。其次，为了有效地使用空间信息并减少输入数据的维度，CNN用于捕获地震数据之间的空间依赖性。第三，使用Bi-LSTM层来捕获时间依赖性。第四，引入了AM层以突出其重要的特征来实现更好的预测性能。结果表明，该方法具有比其他预测方法更好的性能和概括能力。

诊断阿尔茨海默病（AD）的早期阶段（AD）对于及时治疗至关重要以缓慢进一步恶化。可视化广告早期阶段的形态特征是巨大的临床价值。在这项工作中，提出了一种新的多向感知生成的对抗网络（MP-GaN）来可视化表明不同阶段患者的广告严重程度的形态特征。具体地，通过将​​新的多向映射机制引入模型中，所提出的MP-GaN可以有效地捕获突出全局特征。因此，通过利用来自发电机的类别辨别图，所提出的模型可以通过源域和预定义目标域之间的MR图像变换清楚地描绘微妙的病变。此外，通过集成对抗性损失，分类损失，周期一致性损失和\ emph {l} 1惩罚，MP-GaN中的单个发电机可以学习多类的类鉴别映射。对阿尔茨海默病神经影像倡议（ADNI）数据集进行了广泛的实验结果表明，与现有方法相比，MP-GAN实现了卓越的性能。由MP-GaN可视化的病变也与临床医人观察到的一致。

我们开发了卷积神经网络（CNNS），快速，直接从无线电尘埃连续图像中推断出行星质量。在原始板块中的年轻行星引起的子结构可用于推断潜在的年轻行星属性。流体动力模拟已被用于研究地球属性与这些磁盘特征之间的关系。然而，这些尝试了微调的数值模拟，以一次适合一个原始磁盘，这是耗时的，或者四方平均模拟结果，以导出间隙宽度/深度和行星质量之间的一些线性关系，这丢失了信息磁盘中的不对称功能。为了应对这些缺点，我们开发了行星间隙神经网络（PGNET），以推断出2D图像的行星质量。我们首先符合张等人的网格数据。 （2018）作为分类问题。然后，通过使用近随机采样参数运行额外的模拟来分布数据集，并将行星质量和磁盘粘度一起作为回归问题衍生在一起。分类方法可以达到92 \％的准确性，而回归方法可以达到1 $ \ Sigma $ AS 0.16 DEX，用于行星质量和0.23°D磁盘粘度。我们可以在线性拟合方法中重现退化缩放$ \ alpha $ $ \ propto $ $ m_p ^ 3 $。这意味着CNN方法甚至可以用于寻找退化关系。梯度加权类激活映射有效地确认PGNETS使用适当的磁盘特征来限制行星质量。我们为张等人提供了PGNETS和传统配件方法的计划。 （2018），并讨论各种方法的优缺点。

近年来，多任务学习在各种应用程序中都取得了巨大的成功。尽管这些年来，单个模型培训已承诺取得出色的成果，但它忽略了有价值的信息，这些信息可能有助于我们更好地估计一个指标。在与学习相关的任务下，多任务学习能够更好地概括模型。我们试图通过在相关任务和归纳转移学习之间共享功能来增强多任务模型的功能映射。此外，我们的兴趣是学习各种任务之间的任务关系，以从多任务学习中获得更好的收益。在本章中，我们的目标是可视化现有的多任务模型，比较其性能，用于评估多任务模型性能的方法，讨论在各个领域的设计和实施过程中所面临的问题，以及他们实现的优势和里程碑

Due to object detection's close relationship with video analysis and image understanding, it has attracted much research attention in recent years. Traditional object detection methods are built on handcrafted features and shallow trainable architectures. Their performance easily stagnates by constructing complex ensembles which combine multiple low-level image features with high-level context from object detectors and scene classifiers. With the rapid development in deep learning, more powerful tools, which are able to learn semantic, high-level, deeper features, are introduced to address the problems existing in traditional architectures. These models behave differently in network architecture, training strategy and optimization function, etc. In this paper, we provide a review on deep learning based object detection frameworks. Our review begins with a brief introduction on the history of deep learning and its representative tool, namely Convolutional Neural Network (CNN). Then we focus on typical generic object detection architectures along with some modifications and useful tricks to improve detection performance further. As distinct specific detection tasks exhibit different characteristics, we also briefly survey several specific tasks, including salient object detection, face detection and pedestrian detection. Experimental analyses are also provided to compare various methods and draw some meaningful conclusions. Finally, several promising directions and tasks are provided to serve as guidelines for future work in both object detection and relevant neural network based learning systems.

使用卷积神经网络（CNN）已经显着改善了几种图像处理任务，例如图像分类和对象检测。与Reset和Abseralnet一样，许多架构在创建时至少在一个数据集中实现了出色的结果。培训的一个关键因素涉及网络的正规化，这可以防止结构过度装备。这项工作分析了在过去几年中开发的几种正规化方法，显示了不同CNN模型的显着改进。该作品分为三个主要区域：第一个称为“数据增强”，其中所有技术都侧重于执行输入数据的更改。第二个，命名为“内部更改”，旨在描述修改神经网络或内核生成的特征映射的过程。最后一个称为“标签”，涉及转换给定输入的标签。这项工作提出了与关于正则化的其他可用调查相比的两个主要差异：（i）第一个涉及在稿件中收集的论文并非超过五年，并第二个区别是关于可重复性，即所有作品此处推荐在公共存储库中可用的代码，或者它们已直接在某些框架中实现，例如Tensorflow或Torch。

超声检查广泛用于甲状腺结节（良性/恶性）的临床诊断。但是，准确性在很大程度上取决于放射科医生的经验。尽管已经研究了甲状腺结节识别的深度学习技术。当前的解决方案主要基于静态超声图像，其时间信息有限，并且与临床诊断不一致。本文提出了一种通过详尽的超声视频和钥匙框架进行详尽的探索来自动识别甲状腺结节的新方法。我们首先提出一个检测 - 定位框架，以自动识别每个超声视频中典型结节的临床密钥框架。根据本地化的键框架，我们为甲状腺结节识别开发了一个钥匙框引导的视频分类模型。此外，我们引入了运动注意模块，以帮助网络关注超声视频中的重要帧，这与临床诊断一致。拟议的甲状腺结节识别框架已在临床收集的超声视频上进行了验证，与其他最先进的方法相比，表现出卓越的性能。

数据系列分类是数据科学中的一个重要且具有挑战性的问题。通过找到导致算法做出某些决策的输入的判别部分来解释分类决策是许多应用程序的真正需求。卷积神经网络对于数据系列分类任务表现良好；但是，对于多元数据系列的特定情况，这种类型的算法提供的解释很差。解决这一重要限制是一个重大挑战。在本文中，我们提出了一种新的方法，可以通过突出时间和维度判别信息来解决此问题。我们的贡献是两个方面：我们首先描述一个卷积架构，可以比较维度；然后，我们提出了一种返回DCAM的方法，DCAM是专为多元时间序列（和基于CNN的模型）设计的尺寸类激活图。使用几个合成数据集的实验表明，DCAM不仅比以前的方法更准确，而且是多元时间序列中判别特征发现和分类说明的唯一可行解决方案。本文出现在Sigmod'22中。

地面穿透雷达（GPR）已被用作树根检验的非破坏性工具。从GPR Radargrams估算从GPR Radargrams的与根系相关的参数都促进了根系健康监测和成像。然而，随着根反射是多根参数和根方向的复杂函数，估计根相关参数的任务是具有挑战性的。现有方法只能在不考虑其他参数和根取向的影响的时间内估计单根参数，导致不同根状况下的估计精度有限。此外，土壤异质性在GPR雷达格中引入了杂波，使数据处理和解释甚至更难。为了解决这些问题，提出了一种名为掩模引导的多偏振积分神经网络（MMI-Net）的新型神经网络架构，以自动估计异构土壤环境中的多个与多种根相关参数。 MMI-Net包括两个子网络：一个掩码，用于预测掩模以突出显示根反射区域以消除干扰环境杂波，以及使用预测掩码的Paranet作为集成，提取，并强调多个中的信息特征的指导Polariemetric radargrams，用于精确估计五个关键的根系相关参数。参数包括根深度，直径，相对介电常数，水平和垂直方向角。实验结果表明，所提出的MMI-Net在这些与相关参数中实现了高估计精度。这是第一项工作，它考虑了根参数和空间方向的组合贡献，并同时估计多个与多个与根相关的参数。本文中实现的数据和代码可以在https://haihan-sun.github.io/gpr.html中找到。

由于能够提高几个诊断任务的性能，深度神经网络越来越多地被用作医疗保健应用中的辅助工具。然而，由于基于深度学习系统的可靠性，概括性和可解释性的实际限制，这些方法在临床环境中不被广泛采用。因此，已经开发了方法，这在网络培训期间强加了额外的限制，以获得更多的控制，并改善探讨他们在医疗界的接受。在这项工作中，我们调查使用正交球（OS）约束对胸部X射线图像进行Covid-19案例的分类的益处。 OS约束可以写成一个简单的正交性术语，其与分类网络训练期间的标准交叉熵损耗结合使用。以前的研究表明，在对深度学习模型上对这种限制应用于应用这些限制方面表现出显着的益处。我们的研究结果证实了这些观察结果，表明正常性损失函数有效地通过Gradcam可视化，增强的分类性能和减少的模型校准误差产生了改进的语义本地化。我们的方法分别实现了两性和三类分类的准确性提高1.6％和4.8％;找到了应用数据增强的模型的类似结果。除了这些发现之外，我们的工作还提出了OS规范器在医疗保健中的新应用，提高了CoVID-19分类深度学习模型的后HOC可解释性和性能，以便于在临床环境中采用这些方法。我们还确定了我们将来可以探索进一步研究的战略的局限性。

Age-related macular degeneration (AMD) is a degenerative disorder affecting the macula, a key area of the retina for visual acuity. Nowadays, it is the most frequent cause of blindness in developed countries. Although some promising treatments have been developed, their effectiveness is low in advanced stages. This emphasizes the importance of large-scale screening programs. Nevertheless, implementing such programs for AMD is usually unfeasible, since the population at risk is large and the diagnosis is challenging. All this motivates the development of automatic methods. In this sense, several works have achieved positive results for AMD diagnosis using convolutional neural networks (CNNs). However, none incorporates explainability mechanisms, which limits their use in clinical practice. In that regard, we propose an explainable deep learning approach for the diagnosis of AMD via the joint identification of its associated retinal lesions. In our proposal, a CNN is trained end-to-end for the joint task using image-level labels. The provided lesion information is of clinical interest, as it allows to assess the developmental stage of AMD. Additionally, the approach allows to explain the diagnosis from the identified lesions. This is possible thanks to the use of a CNN with a custom setting that links the lesions and the diagnosis. Furthermore, the proposed setting also allows to obtain coarse lesion segmentation maps in a weakly-supervised way, further improving the explainability. The training data for the approach can be obtained without much extra work by clinicians. The experiments conducted demonstrate that our approach can identify AMD and its associated lesions satisfactorily, while providing adequate coarse segmentation maps for most common lesions.

Deep learning (DL) analysis of Chest X-ray (CXR) and Computed tomography (CT) images has garnered a lot of attention in recent times due to the COVID-19 pandemic. Convolutional Neural Networks (CNNs) are well suited for the image analysis tasks when trained on humongous amounts of data. Applications developed for medical image analysis require high sensitivity and precision compared to any other fields. Most of the tools proposed for detection of COVID-19 claims to have high sensitivity and recalls but have failed to generalize and perform when tested on unseen datasets. This encouraged us to develop a CNN model, analyze and understand the performance of it by visualizing the predictions of the model using class activation maps generated using (Gradient-weighted Class Activation Mapping) Grad-CAM technique. This study provides a detailed discussion of the success and failure of the proposed model at an image level. Performance of the model is compared with state-of-the-art DL models and shown to be comparable. The data and code used are available at https://github.com/aleesuss/c19.