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【2020 MICCAI】Learning Directional Feature Maps for Cardiac MRI Segmentation

Code: https://github.com/c-feng/DirectionalFeature

Motivation

心脏MRI边界不清晰,强度分布不均匀,类间模糊,类内不一致。

nnUNet虽然有State-of-the-art性能,但需要消耗大量内存和计算量。

本文提出在方向信息指导下对原始分割特征进行改进,以更好实现对心脏MRI的分割。

Methods

提出了一种简单而有效的方法来利用像素之间的方向关系,它可以同时增强类之间的差异和类内的相似性。

DF Module to Learn a Direction Field

前景元素计算像素点到边界点的单位向量,背景设定为0。 \[ D F(p)=\left\{\begin{array}{ll} \frac{\overrightarrow{b p}}{|\overrightarrow{b p}|} & p \in \text { foreground } \\ (0,0) & \text { otherwise. } \end{array}\right. \]

FRF Module for Feature Rectifification and Fusion

在方向向量的指导下,提出了一个特征校正与融合(FRF)模块,利用中心区域的特性,逐步校正初始分割特征图中的错误。 \[ \forall p \in \Omega, F^{k}(p)=F^{(k-1)}\left(p_{x}+D F(p)_{x}, p_{y}+D F(p)_{y}\right) \]

Training Objective

\[ L_{D F}=\sum_{p \in \Omega} w(p)\left(\|D F(p)-\hat{D} F(p)\|_{2}+\alpha \times\left\|\cos ^{-1}\langle D F(p), \hat{D} F(p)\rangle\right\|^{2}\right) \]

\[ L=L_{CE}^i+L_{CE}^{f}+\lambda L_{DF} \]

Experiments