【论文阅读】Directional Connectivity-based Segmentation of Medical Images

论文：Directional Connectivity-based Segmentation of Medical Images
代码：https://github.com/zyun-y/dconnnet

摘要

出发点：生物标志分割中的解剖学一致性对许多医学图像分析任务至关重要。
之前工作的问题：以往的连通性工作忽略了潜在空间中丰富的信道方向的信息。
证明：有效地将方向子空间从共享潜在空间中解耦可以显著增强基于连通性网络中的特征表示。
提出：一种用于分割的定向连通性建模方案，该方案解耦、跟踪和利用跨网络的方向信息。

介绍

介绍了基于像素分类和基于连通性的模型之间潜在的空间差异。前者仅突出分类特征,eg:边界。后者包含方向信息，例如：边界像素之间的水平连接。

将两组潜在特征(范畴性和方向性)在DconnNet的潜在空间中的流向用T - SNE进行可视化。它们先被解缠，然后在一个投影的共享流形中有效地融合，基于聚类的结果进行颜色的渲染。

这个是普通的分割掩码变成连通性掩码的示意图。每一个原来一个像素的位置包含了周围8个像素的mask值。一个一个对应即可。感觉好像这个图中间那个错了，中间像素的C1是positive。

方法

由于不同像素类别和方向之间的连通性，基于连通性的网络的潜在空间中存在两组特征：类别信息和方向信息。每一组特征在隐空间中形成其特定的子空间。两个子空间是高度耦合的。我们证明了方向空间的有效解缠和有效利用可以增强连通性模型中的整体特征表示。
Pretrained ResNet:提取特征。
SDE:特征信息和方向信息解耦。
IFD:特征信息与方向信息融合。

效果

利用T - SNE对DconnNet在SDE模块前后的隐通道嵌入进行可视化。( b )中的颜色表示无监督聚类结果。当应用于SDE时，通道嵌入自然地分组为几个不同的部分。

结论

其核心思想是将方向子空间从共享的潜在空间中解耦出来，并利用提取的方向特征来增强整体的数据表示。

1. 通过与其他先进方法的统计比较，显示了DconnNet的整体性能更好。
2. 通过在一个拓扑敏感的数据集上定性和定量地将DconnNet与其他方法进行比较，展示了其保留拓扑结构的能力。
3. 通过对DconnNet的隐空间进行可视化，揭示了方向子空间的解纠缠过程