論文の概要: Interpretable deformable image registration: A geometric deep learning perspective

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2412.13294v2
• Date: Mon, 10 Mar 2025 12:42:18 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2025-03-11 15:43:09.204242
• Title: Interpretable deformable image registration: A geometric deep learning perspective
• Title（参考訳）: 解釈可能な変形可能な画像登録:幾何学的深層学習の視点から
• Authors: Vasiliki Sideri-Lampretsa, Nil Stolt-Ansó, Huaqi Qiu, Julian McGinnis, Wenke Karbole, Martin Menten, Daniel Rueckert,
• Abstract要約: 解釈可能な登録フレームワークを設計するための理論的基盤を提示する。 粗い方法で変換を洗練するエンドツーエンドのプロセスを定式化します。 我々は、最先端のアプローチよりもパフォーマンスの指標が大幅に改善されたと結論付けている。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 9.13809412085203
• License:
• Abstract: Deformable image registration poses a challenging problem where, unlike most deep learning tasks, a complex relationship between multiple coordinate systems has to be considered. Although data-driven methods have shown promising capabilities to model complex non-linear transformations, existing works employ standard deep learning architectures assuming they are general black-box solvers. We argue that understanding how learned operations perform pattern-matching between the features in the source and target domains is the key to building robust, data-efficient, and interpretable architectures. We present a theoretical foundation for designing an interpretable registration framework: separated feature extraction and deformation modeling, dynamic receptive fields, and a data-driven deformation functions awareness of the relationship between both spatial domains. Based on this foundation, we formulate an end-to-end process that refines transformations in a coarse-to-fine fashion. Our architecture employs spatially continuous deformation modeling functions that use geometric deep-learning principles, therefore avoiding the problematic approach of resampling to a regular grid between successive refinements of the transformation. We perform a qualitative investigation to highlight interesting interpretability properties of our architecture. We conclude by showing significant improvement in performance metrics over state-of-the-art approaches for both mono- and multi-modal inter-subject brain registration, as well as the challenging task of longitudinal retinal intra-subject registration. We make our code publicly available
• Abstract（参考訳）: 変形可能な画像登録は、多くのディープラーニングタスクとは異なり、複数の座標系間の複雑な関係を考慮する必要がある、という難しい問題を引き起こす。 データ駆動方式は複雑な非線形変換をモデル化する有望な能力を示しているが、既存の研究では一般的なブラックボックスソルバを前提とした標準的なディープラーニングアーキテクチャを採用している。 我々は、学習した操作がどのようにソースとターゲットドメインの機能間のパターンマッチングを実行するかを理解することが、堅牢で、データ効率が高く、解釈可能なアーキテクチャを構築するための鍵であると主張する。 本稿では,特徴抽出と変形モデリングの分離,動的受容場,空間領域間の関係を意識したデータ駆動型変形関数など,解釈可能な登録フレームワークを設計するための理論的基盤を提案する。 この基礎に基づいて、粗大な方法で変換を洗練させるエンドツーエンドのプロセスを定式化します。 このアーキテクチャでは、幾何学的深層学習原理を用いた空間的連続的な変形モデリング機能を採用しており、変換の連続的な洗練の間の正規格子への再サンプリングの問題を回避する。 アーキテクチャの興味深い解釈可能性特性を明らかにするための定性的な調査を行う。 本研究は,モノ・マルチモーダル・オブジェクト間脳登録における最先端アプローチと,縦型網膜内脳登録の課題に比較して,パフォーマンス指標の大幅な改善を図った。 コードを公開します

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