論文の概要: Cascaded Diffusion Models for 2D and 3D Microscopy Image Synthesis to Enhance Cell Segmentation

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2411.11515v1
• Date: Mon, 18 Nov 2024 12:22:37 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2024-11-19 14:34:42.763251
• Title: Cascaded Diffusion Models for 2D and 3D Microscopy Image Synthesis to Enhance Cell Segmentation
• Title（参考訳）: 2次元および3次元顕微鏡画像合成のためのカスケード拡散モデルによる細胞セグメンテーションの促進
• Authors: Rüveyda Yilmaz, Kaan Keven, Yuli Wu, Johannes Stegmaier,
• Abstract要約: 本稿では,高密度な2Dおよび3D細胞顕微鏡画像の合成のための新しいフレームワークを提案する。 マルチレベル拡散モデルと3次元表面再構成手法であるNeuSを用いて,スパース2次元アノテーションから2次元および3次元セルマスクを合成する。 合成データと実データを組み合わせたセグメンテーションモデルをトレーニングすることで,複数のデータセットで最大9%のセルセグメンテーション性能が向上することを示す。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 1.1454121287632515
• License:
• Abstract: Automated cell segmentation in microscopy images is essential for biomedical research, yet conventional methods are labor-intensive and prone to error. While deep learning-based approaches have proven effective, they often require large annotated datasets, which are scarce due to the challenges of manual annotation. To overcome this, we propose a novel framework for synthesizing densely annotated 2D and 3D cell microscopy images using cascaded diffusion models. Our method synthesizes 2D and 3D cell masks from sparse 2D annotations using multi-level diffusion models and NeuS, a 3D surface reconstruction approach. Following that, a pretrained 2D Stable Diffusion model is finetuned to generate realistic cell textures and the final outputs are combined to form cell populations. We show that training a segmentation model with a combination of our synthetic data and real data improves cell segmentation performance by up to 9\% across multiple datasets. Additionally, the FID scores indicate that the synthetic data closely resembles real data. The code for our proposed approach will be available at https://github.com/ruveydayilmaz0/cascaded\_diffusion.
• Abstract（参考訳）: 顕微鏡画像における細胞分割の自動化は生体医学的な研究には不可欠であるが、従来の方法では労働集約的であり、誤りを生じやすい。 ディープラーニングベースのアプローチは有効であることが証明されているが、手動アノテーションの課題のために不足している大規模な注釈付きデータセットを必要とすることが多い。 そこで本研究では,高密度アノテーションを付加した2次元および3次元細胞顕微鏡画像のカスケード拡散モデルを用いた合成フレームワークを提案する。 マルチレベル拡散モデルと3次元表面再構成手法であるNeuSを用いて,スパース2次元アノテーションから2次元および3次元セルマスクを合成する。 その後、事前訓練された2次元安定拡散モデルを微調整して現実的な細胞テクスチャを生成し、最終的な出力を組み合わせて細胞集団を形成する。 合成データと実データを組み合わせたセグメンテーションモデルをトレーニングすることで,複数のデータセット間で最大9.5%のセルセグメンテーション性能が向上することを示す。 さらに、FIDスコアは、合成データが実データと密接に類似していることを示している。 提案されたアプローチのコードはhttps://github.com/ruveydayilmaz0/cascaded\_diffusion.comで公開されます。

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