論文の概要: xLSTM-UNet can be an Effective 2D & 3D Medical Image Segmentation Backbone with Vision-LSTM (ViL) better than its Mamba Counterpart

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2407.01530v2
• Date: Tue, 2 Jul 2024 15:45:25 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2024-07-03 20:11:58.683850
• Title: xLSTM-UNet can be an Effective 2D & 3D Medical Image Segmentation Backbone with Vision-LSTM (ViL) better than its Mamba Counterpart
• Title（参考訳）: xLSTM-UNetは、視覚LSTM(ViL)を用いた効果的な2次元および3次元医用画像分割バックボーンであり、Mamba Counterpartより優れている
• Authors: Tianrun Chen, Chaotao Ding, Lanyun Zhu, Tao Xu, Deyi Ji, Yan Wang, Ying Zang, Zejian Li,
• Abstract要約: 医用画像セグメンテーションのバックボーンとしてVision-LSTM(xLSTM)を利用するUNet構造化ディープラーニングニューラルネットワークであるxLSTM-UNetを提案する。 xLSTMはLong Short-Term Memory (LSTM) ネットワークの後継として最近提案された。 以上の結果から,XLSTM-UNetはCNNベース,Transformerベース,およびMambaベースセグメンテーションネットワークの性能を一貫して上回っていることがわかった。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 13.812935743270517
• License: http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/
• Abstract: Convolutional Neural Networks (CNNs) and Vision Transformers (ViT) have been pivotal in biomedical image segmentation, yet their ability to manage long-range dependencies remains constrained by inherent locality and computational overhead. To overcome these challenges, in this technical report, we first propose xLSTM-UNet, a UNet structured deep learning neural network that leverages Vision-LSTM (xLSTM) as its backbone for medical image segmentation. xLSTM is a recently proposed as the successor of Long Short-Term Memory (LSTM) networks and have demonstrated superior performance compared to Transformers and State Space Models (SSMs) like Mamba in Neural Language Processing (NLP) and image classification (as demonstrated in Vision-LSTM, or ViL implementation). Here, xLSTM-UNet we designed extend the success in biomedical image segmentation domain. By integrating the local feature extraction strengths of convolutional layers with the long-range dependency capturing abilities of xLSTM, xLSTM-UNet offers a robust solution for comprehensive image analysis. We validate the efficacy of xLSTM-UNet through experiments. Our findings demonstrate that xLSTM-UNet consistently surpasses the performance of leading CNN-based, Transformer-based, and Mamba-based segmentation networks in multiple datasets in biomedical segmentation including organs in abdomen MRI, instruments in endoscopic images, and cells in microscopic images. With comprehensive experiments performed, this technical report highlights the potential of xLSTM-based architectures in advancing biomedical image analysis in both 2D and 3D. The code, models, and datasets are publicly available at http://tianrun-chen.github.io/xLSTM-UNet/
• Abstract（参考訳）: 畳み込みニューラルネットワーク(CNN)とビジョントランスフォーマー(ViT)は、バイオメディカルなイメージセグメンテーションにおいて重要な役割を担っている。 これらの課題を克服するために、我々はまず、医療画像セグメンテーションのバックボーンとしてVision-LSTM(xLSTM)を利用するUNet構造化ディープラーニングニューラルネットワークであるxLSTM-UNetを提案する。 xLSTMは最近、Long Short-Term Memory (LSTM) ネットワークの後継として提案され、Mamba in Neural Language Processing (NLP)や画像分類(ViL実装で示されている)のようなTransformersやState Space Models (SSM)よりも優れた性能を示している。 そこで,xLSTM-UNetは,バイオメディカルイメージセグメンテーション領域の成功の延長を図った。 畳み込み層の局所的特徴抽出強度とxLSTMの長距離依存性キャプチャ能力を統合することで、xLSTM-UNetは包括的な画像解析のための堅牢なソリューションを提供する。 実験によりxLSTM-UNetの有効性を検証した。 以上の結果から,XLSTM-UNetは,腹部MRIの臓器,内視鏡画像の器具,顕微鏡画像の細胞を含む生体領域の複数のデータセットにおいて,CNNベース,トランスフォーマーベース,マンバベースセグメンテーションネットワークの性能を一貫して上回っていることが明らかとなった。 総合的な実験により, この技術報告は, 2次元および3次元の生体画像解析におけるxLSTMアーキテクチャの可能性を強調した。 コード、モデル、データセットはhttp://tianrun-chen.github.io/xLSTM-UNet/で公開されている。

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