Brats(脑肿瘤分割)2018/2019第1名分割方案

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 数据集简单介绍

  • 训练集:335,验证集:125,测试集:166
  • 标签图上的3个独立区域类别:ET(enhancing tumor)+ED(peritumoral edema)+NET(non-enhancing tumor)
  • 评价时的3个有重叠的区域:WT(Whole Tumor)+TC(ET+NET)+ET
  • 模态:T1,T1ce,T2,Flair

Brats2018--3D MRI brain tumor segmentation using autoencoder regularization

总的思想:在UNet编码-解码的基础上再加一条图像重建分支(VAE),对编码器起到正则的效果

The motivation for using the auto-encoder branch is to addadditional guidance and regularization to the encoder part, since the training dataset size is limited.

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 具体:

  • 网络输入patch shape:[channels,depth,H,W]=[4,128,160,192]
  • 网络输出shape:[num_classes=3,depth,H,W]
  • batch size=1
  • 分类器激活函数:sigmoid,因为该网络的target不使用分类标签3个独立的类别,而使用评价的3个区域,因为这三个区域类别有交集,所以使softmax不合理

数据预处理和增强:

  • 在图像像素非0区域计算mean和std来normalize所有输入图像
  • 在输入图像通道上应用一个随机的(每个通道)强度偏移(图像std的0:1::0:1)和放缩(0:9::1:1)
  • 在3个轴上应用概率为0.5的随机的镜像翻转

编码器:

  • 残差块,Group Normalization,在初始卷积层后面应用dropout,rate=0.2
  • 下采样:strided convolution,总步长:8
  • 输出:[256,16,20,32]

解码器:

  • 每层:1*1*1卷积是通道数减半+上采样(3D插值)+跳跃连接+一个卷积块
  • 输出:[32,128,160,192]
  • 最终层:1*1*1卷积输出经过sigmoid激活:[num_classes=3,128,160,192]

VAE分支:输入:[256,16,20,32]==>卷积==>全连接==>[256,1]

Loss:

 分割损失:

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 VAE损失:

 

 结果:

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Brats2019--Two-Stage Cascaded U-Net

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 总的思想:把分割任务分为两个阶段,可进行end-to-end的训练

  • stage1:使用UNet的变体结构,得到一个粗略的分割结果,与label计算得到loss1

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        Unet的编码器初始卷积核个数是16,每经过一层,个数翻倍

  • stage2:带有两个解码器的自解码器结构,输入是原输入和粗分割预测图做concatenate的结果,两个预测图分别和label计算得到loss2和loss3

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                  stage2 网络编码器初始卷积核个数是32,每经过一层,个数翻倍,拥有两个解码器,区别在于上采样使用的方案,一个使用反卷积,一个使用trilinear interpolation

其他

预处理,网络训练,后处理等细节,报告中没有交代,暂且不得而知

结果

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