論文の概要: Efficient Medical Image Segmentation Based on Knowledge Distillation
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2108.09987v1
- Date: Mon, 23 Aug 2021 07:41:10 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2021-08-24 15:31:11.583401
- Title: Efficient Medical Image Segmentation Based on Knowledge Distillation
- Title(参考訳): 知識蒸留に基づく効率的な医用画像分割
- Authors: Dian Qin, Jiajun Bu, Zhe Liu, Xin Shen, Sheng Zhou, Jingjun Gu, Zhijua
Wang, Lei Wu, Huifen Dai
- Abstract要約: 医用画像セグメンテーションネットワークから知識を抽出し,別の軽量ネットワークを訓練することで,効率的なアーキテクチャを提案する。
また,教師から学生ネットワークへ意味領域情報を伝達するために,医用画像セグメンテーションに適した新しい蒸留モジュールを考案した。
本研究では,本手法で蒸留した軽量ネットワークが,比較的高い動作速度と低いストレージ使用量を必要とするシナリオにおいて,無視できない価値を持つことを示す。
- 参考スコア(独自算出の注目度): 30.857487609003197
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: Recent advances have been made in applying convolutional neural networks to
achieve more precise prediction results for medical image segmentation
problems. However, the success of existing methods has highly relied on huge
computational complexity and massive storage, which is impractical in the
real-world scenario. To deal with this problem, we propose an efficient
architecture by distilling knowledge from well-trained medical image
segmentation networks to train another lightweight network. This architecture
empowers the lightweight network to get a significant improvement on
segmentation capability while retaining its runtime efficiency. We further
devise a novel distillation module tailored for medical image segmentation to
transfer semantic region information from teacher to student network. It forces
the student network to mimic the extent of difference of representations
calculated from different tissue regions. This module avoids the ambiguous
boundary problem encountered when dealing with medical imaging but instead
encodes the internal information of each semantic region for transferring.
Benefited from our module, the lightweight network could receive an improvement
of up to 32.6% in our experiment while maintaining its portability in the
inference phase. The entire structure has been verified on two widely accepted
public CT datasets LiTS17 and KiTS19. We demonstrate that a lightweight network
distilled by our method has non-negligible value in the scenario which requires
relatively high operating speed and low storage usage.
- Abstract(参考訳): 近年,医用画像分割問題に対するより正確な予測結果を得るために畳み込みニューラルネットワークを適用している。
しかし,既存の手法の成功は,現実のシナリオでは実現不可能な膨大な計算複雑性と大規模ストレージに大きく依存している。
この問題に対処するために、医用画像分割ネットワークから知識を抽出し、別の軽量ネットワークを訓練することで効率的なアーキテクチャを提案する。
このアーキテクチャにより、軽量ネットワークは、実行効率を維持しながらセグメンテーション能力を大幅に改善することができる。
さらに,教師から学生ネットワークへ意味領域情報を伝達するために,医用画像セグメンテーションに適した新しい蒸留モジュールを考案する。
学生ネットワークは、異なる組織領域から計算された表現の差の程度を模倣するよう強制する。
このモジュールは、医療画像を扱う際に発生する曖昧な境界問題を避け、代わりに各意味領域の内部情報をエンコードして転送する。
モジュールから恩恵を受けた軽量ネットワークは、推論フェーズでの可搬性を維持しながら、実験で最大32.6%の改善を受けることができた。
この構造は、広く受け入れられている2つの公共CTデータセットLiTS17とKiTS19で検証されている。
提案手法により蒸留した軽量ネットワークは, 比較的高い動作速度とストレージ使用量を必要とするシナリオにおいて, 無視できない価値を有することを実証する。
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