DL之U-Net:U-Net算法的简介(论文介绍)、架构详解、案例应用等配图集合之详细攻略

简介: DL之U-Net:U-Net算法的简介(论文介绍)、架构详解、案例应用等配图集合之详细攻略

U-Net算法的简介(论文介绍)


           U-Net算法是一种适合医学影像分割的网络模型。医学领域进行视觉分割的一大难题是数据比较少,而U-Net模型,可以相对较少的数据,准确预测肿瘤存在的位置。


Abstract

     There is large consent that successful training of deep networks  requires many thousand annotated training samples. In this paper,  we present a network and training strategy that relies on the strong  use of data augmentation to use the available annotated samples more  efficiently. The architecture consists of a contracting path to capture  context and a symmetric expanding path that enables precise localization.  We show that such a network can be trained end-to-end from very  few images and outperforms the prior best method (a sliding-window  convolutional network) on the ISBI challenge for segmentation of neuronal  structures in electron microscopic stacks. Using the same network  trained on transmitted light microscopy images (phase contrast  and DIC) we won the ISBI cell tracking challenge 2015 in these categories  by a large margin. Moreover, the network is fast. Segmentation  of a 512x512 image takes less than a second on a recent GPU. The full  implementation (based on Caffe) and the trained networks are available  at http://lmb.informatik.uni-freiburg.de/people/ronneber/u-net  .

     人们普遍认为,深度网络的成功训练需要数千个带注释的训练样本。在本文中,我们提出了一种网络和训练策略,它依赖于对数据增强的强大使用,从而更有效地使用可用的带注释的样本。该体系结构由捕获上下文的收缩路径和支持精确定位的对称扩展路径组成。我们证明了这种网络可以从非常少的图像端到端的训练,并且在ISBI竞赛挑战中,在电子显微镜栈中神经元结构的分割上,它比之前的最佳方法(滑动窗口卷积网络)表现得更好。使用相同的网络训练传输光学显微镜图像(相位对比和DIC),我们赢得了2015年ISBI细胞跟踪挑战赛在这些类别的巨大优势。此外,网络是快速的。在最新的GPU上,512*512图像的分割需要不到一秒钟的时间。完整的实现(基于Caffe)和经过训练的网络可以在http://lmb.informatik.uni-freiburg.de/people/ronneber/u-net上找到。

Conclusion  

     The u-net architecture achieves very good performance on very different biomedical  segmentation applications. Thanks to data augmentation with elastic deformations, it only needs very few annotated images and has a very reasonable  training time of only 10 hours on a NVidia Titan GPU (6 GB). We provide the  full Caffe[6]-based implementation and the trained networks4  . We are sure that  the u-net architecture can be applied easily to many more tasks.

     u-net体系结构在非常不同的生物医学分割应用上取得了非常好的性能。由于数据增强与弹性变形,它只需要非常少的注释图像,并有一个非常合理的训练时间只有10小时,在NVidia Titan GPU (6GB)。我们提供完整的基于Caffe的实现和训练有素的网络。我们确信u-net体系结构可以很容易地应用于更多的任务。


论文

Ronneberger, Olaf, Philipp Fischer, and Thomas Brox.

U-net: Convolutional networks for biomedical image segmentation

International Conference on Medical image computing and computer-assisted intervention. 2015.

https://arxiv.org/abs/1505.04597



0、实验结果


1、U-Net算法图像分割的定性效果——用差示干涉对比显微镜在玻璃上记录海拉细胞


HeLa cells on glass recorded with DIC (differential interference contrast) microscopy




(a)raw image.  

原始图像。

(b)overlay with ground truth segmentation. Different colors indicate different instances of the HeLa cells.

人工分割图像:不同的颜色表示hela单元的不同实例。

(c) generated segmentation mask (white: foreground, black: background).

生成的分割mask (白色是前景,黑色是背景)。

(d) map with a pixel-wise loss weight to force the network to learn the border pixels.

采用像素丢失权重进行映射,以强制网络学习边界像素。图中红色边界,很好的将细胞分割开!


2、U-Net算法图像分割的定性效果——ISBI细胞追踪挑战竞赛的结果


Result on the ISBI cell tracking challenge


image.png


(a)part of an input image of the“PhC-U373” data set.

数据集中的图像:“PhC-U373”数据集的输入图像的一部分。

(b)Segmentation result (cyan mask) with manual ground truth (yellow border)

黄色边框的是人工分割框,青色mask的是U-Net分割后的结果

(c)input image of the “DIC-HeLa” data set.

数据集中的图像:输入“DIC-HeLa”数据集的图像。

(d)Segmentation result (random colored masks) with manual ground truth (yellow border).

随机彩色masks是U-Net分割后的结果,黄色边框的是人工分割框。

3、U-Net算法图像分割的定量效果——Segmentation results (IOU) on the ISBI cell tracking challenge 2015


U-Net算法效果非常好,远远超过了其他模型算法。


image.png



U-Net算法的架构详解


更新……





U-Net算法的案例应用


更新……


 


相关实践学习
在云上部署ChatGLM2-6B大模型(GPU版)
ChatGLM2-6B是由智谱AI及清华KEG实验室于2023年6月发布的中英双语对话开源大模型。通过本实验,可以学习如何配置AIGC开发环境,如何部署ChatGLM2-6B大模型。
相关文章
|
存储 机器学习/深度学习 编解码
双选择性信道下正交啁啾分复用(OCDM)的低复杂度均衡算法研究——论文阅读
本文提出统一相位正交啁啾分复用(UP-OCDM)方案,利用循环矩阵特性设计两种低复杂度均衡算法:基于带状近似的LDL^H分解和基于BEM的迭代LSQR,将复杂度由$O(N^3)$降至$O(NQ^2)$或$O(iNM\log N)$,在双选择性信道下显著提升高频谱效率与抗多普勒性能。
597 0
双选择性信道下正交啁啾分复用(OCDM)的低复杂度均衡算法研究——论文阅读
|
机器学习/深度学习 算法 数据挖掘
没发论文的注意啦!重磅更新!GWO-BP-AdaBoost预测!灰狼优化、人工神经网络与AdaBoost集成学习算法预测研究(Matlab代码实现)
没发论文的注意啦!重磅更新!GWO-BP-AdaBoost预测!灰狼优化、人工神经网络与AdaBoost集成学习算法预测研究(Matlab代码实现)
393 0
|
传感器 资源调度 算法
DDMA-MIMO雷达多子带相干累积目标检测算法——论文阅读
本文提出一种多子带相干累积(MSCA)算法,通过引入空带和子带相干处理,解决DDMA-MIMO雷达的多普勒模糊与能量分散问题。该方法在低信噪比下显著提升检测性能,实测验证可有效恢复目标速度,适用于车载雷达高精度感知。
1278 4
DDMA-MIMO雷达多子带相干累积目标检测算法——论文阅读
|
机器学习/深度学习 算法 算法框架/工具
256KB内存约束下的设备端训练:算法与系统协同设计——论文解读
MIT与MIT-IBM Watson AI Lab团队提出一种创新方法,在仅256KB SRAM和1MB Flash的微控制器上实现深度神经网络训练。该研究通过量化感知缩放(QAS)、稀疏层/张量更新及算子重排序等技术,将内存占用降至141KB,较传统框架减少2300倍,首次突破设备端训练的内存瓶颈,推动边缘智能发展。
758 6
|
机器学习/深度学习 人工智能 JSON
这个AI把arXiv变成代码工厂,快速复现顶会算法!Paper2Code:AI论文自动转代码神器,多智能体框架颠覆科研复现
Paper2Code是由韩国科学技术院与DeepAuto.ai联合开发的多智能体框架,通过规划、分析和代码生成三阶段流程,将机器学习论文自动转化为可执行代码仓库,显著提升科研复现效率。
2227 19
这个AI把arXiv变成代码工厂,快速复现顶会算法!Paper2Code:AI论文自动转代码神器,多智能体框架颠覆科研复现
|
人工智能 算法 安全
【博士论文】基于局部中心量度的聚类算法研究(Matlab代码实现)
【博士论文】基于局部中心量度的聚类算法研究(Matlab代码实现)
349 0
|
Java 网络安全 开发工具
Git进阶笔记系列(01)Git核心架构原理 | 常用命令实战集合
通过本文,读者可以深入了解Git的核心概念和实际操作技巧,提升版本管理能力。
|
机器学习/深度学习 自然语言处理 算法
调研180多篇论文,这篇综述终于把大模型做算法设计理清了
《A Systematic Survey on Large Language Models for Algorithm Design》综述了过去三年大型语言模型(LLMs)在算法设计中的应用。LLMs通过自然语言处理技术,助力生成、优化和验证算法,在优化、机器学习、数学推理等领域展现出广泛应用前景。尽管存在资源需求高、结果不确定等挑战,LLMs仍为算法设计带来新机遇。论文地址:https://arxiv.org/abs/2410.14716。
681 14
|
监控 前端开发 API
一款基于 .NET MVC 框架开发、功能全面的MES系统
一款基于 .NET MVC 框架开发、功能全面的MES系统
985 5
|
开发框架 前端开发 JavaScript
ASP.NET MVC 教程
ASP.NET 是一个使用 HTML、CSS、JavaScript 和服务器脚本创建网页和网站的开发框架。
585 7