論文の概要: A Multi-task Contextual Atrous Residual Network for Brain Tumor
Detection & Segmentation
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2012.02073v1
- Date: Thu, 3 Dec 2020 17:04:16 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2021-05-23 14:53:34.791157
- Title: A Multi-task Contextual Atrous Residual Network for Brain Tumor
Detection & Segmentation
- Title(参考訳): 脳腫瘍検出・分節のためのマルチタスク型アトラス残像ネットワーク
- Authors: Ngan Le, Kashu Yamazaki, Dat Truong, Kha Gia Quach, Marios Savvides
- Abstract要約: ディープニューラルネットワークは、さまざまな認識とセグメンテーションタスクにおいて最先端のパフォーマンスを達成した。
脳腫瘍のセグメンテーションは、背景クラスに属する画素数が前景クラスに属する画素数よりもはるかに大きい不均衡データ問題に直面している。
本稿では,カスケード構造として形成されたマルチタスクネットワークを提案する。
- 参考スコア(独自算出の注目度): 27.217492086838735
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: In recent years, deep neural networks have achieved state-of-the-art
performance in a variety of recognition and segmentation tasks in medical
imaging including brain tumor segmentation. We investigate that segmenting a
brain tumor is facing to the imbalanced data problem where the number of pixels
belonging to the background class (non tumor pixel) is much larger than the
number of pixels belonging to the foreground class (tumor pixel). To address
this problem, we propose a multi-task network which is formed as a cascaded
structure. Our model consists of two targets, i.e., (i) effectively
differentiate the brain tumor regions and (ii) estimate the brain tumor mask.
The first objective is performed by our proposed contextual brain tumor
detection network, which plays a role of an attention gate and focuses on the
region around brain tumor only while ignoring the far neighbor background which
is less correlated to the tumor. The second objective is built upon a 3D atrous
residual network and under an encode-decode network in order to effectively
segment both large and small objects (brain tumor). Our 3D atrous residual
network is designed with a skip connection to enables the gradient from the
deep layers to be directly propagated to shallow layers, thus, features of
different depths are preserved and used for refining each other. In order to
incorporate larger contextual information from volume MRI data, our network
utilizes the 3D atrous convolution with various kernel sizes, which enlarges
the receptive field of filters. Our proposed network has been evaluated on
various datasets including BRATS2015, BRATS2017 and BRATS2018 datasets with
both validation set and testing set. Our performance has been benchmarked by
both region-based metrics and surface-based metrics. We also have conducted
comparisons against state-of-the-art approaches.
- Abstract(参考訳): 近年、深層ニューラルネットワークは、脳腫瘍のセグメンテーションを含む医療画像における様々な認識とセグメンテーションタスクにおいて最先端のパフォーマンスを達成している。
背景クラス(非腫瘍画素)に属する画素数(非腫瘍画素)が前景クラス(腫瘍画素)に属する画素数よりはるかに大きい不均衡データ問題に脳腫瘍のセグメント化が直面している。
この問題に対処するために,カスケード構造として形成されるマルチタスクネットワークを提案する。
本モデルは,脳腫瘍領域を効果的に識別し,脳腫瘍マスクを推定する2つのターゲットから構成される。
第1の目的は,脳腫瘍検出ネットワークとして注目ゲートの役割を担い,腫瘍との相関が低い遠方の背景を無視しながら,脳腫瘍周辺の領域に焦点をあてることである。
第2の目的は、大小のオブジェクト(脳腫瘍)を効果的に分割するために、3次元のアラス残留ネットワークとエンコード・デコードネットワークに基づいて構築される。
我々の3Dアラス残差ネットワークは、深い層からの勾配を浅い層に直接伝播させるためにスキップ接続で設計されており、異なる深さの特徴を保存し、互いに精製するために使用される。
ボリュームMRIデータからより大きなコンテキスト情報を組み込むため,我々のネットワークでは,様々なカーネルサイズを持つ3次元アトラス畳み込みを利用してフィルタの受容場を拡大する。
提案するネットワークは,BRATS2015,BRATS2017,BRATS2018の各データセットを検証セットとテストセットで評価した。
私たちのパフォーマンスは、地域ベースのメトリクスと表面ベースのメトリクスの両方でベンチマークされています。
また,最先端手法との比較を行った。
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