组织病理学分析中的对抗染色迁移
本文所提出方法的目标是为给定的组织病理学图像分析任务(例如,分类或分割)建立一个带有内在染色归一化组件的判别模型。这种模型应该能够处理具有不同统计特性的图像(即,不同染色表现),不需要额外的训练或预处理。
染色也可以看作是分割任务。
一、该论文中提出的网络结构:
:用于训练的图片,来自病理学实验室A。
:对应的注释,如,类别标签或分割掩码。
:测试图片的集合,与A有相同的组织类型,由于获取过程不同(如,染色剂不同或扫描用的显微镜不同)所以染色表现不同,来自病理学实验室B。
生成网络:
又称染色迁移网络,采用了encode-decode结构和残差连接(在块与块之间用灰色虚线标出)。
通过学习生成与训练图片在染色表现方面相似的图片,且与测试图片要在内容上相似。
判别网络:
又称特定任务网络,采用了AlexNet结构,同时进行判别和分类。该网络根据从训练集分布中提取的图像以及生成的与测试集类似(就染色而言)的图像进行训练。
判别→估计输入图像来自训练集的概率而不是来自生成网络的概率。
分类→在给定真实图片和生成图片时,预测一个特定任务标签。
二、该论文中提到的Loss:
总loss:
1. 对抗损失 :
2. 正则化损失 :
W:输入图片 的颜色梯度向量域,用于捕捉图片 的边界,
:Hadamard 积
该 Loss 实际上是加权的L2损失。与 W 做乘积重在惩罚生成图片和输入图片在边界位置上的不同。
此外,所使用带有跳跃层的encoder-decoder架构可使不同层次上的信息从编码器流向解码器,从而保留了一些与纹理相关的低层信息(如,边界)。
3. 类别损失 :
第一个期望对应于生成图片的类别损失,为生成图片的预测类别。
第二个期望表示训练图片的类别损失。
算法的伪代码如下:
算法 1 总结了所提方法的训练过程。
在每轮训练中,先计算 对于的梯度,并更新参数(梯度上升);然后计算 对于的梯度,并更新参数(最小化);最后更新,计算,进行梯度下降。