S3R: Shape and Semantics-Based Selective Regularization for Explainable Continual Segmentation Across Multiple Sites

分割 正规化(语言学) 计算机科学 人工智能 语义学(计算机科学) 图像分割 自然语言处理 模式识别(心理学) 理论计算机科学 程序设计语言
作者
Jingyang Zhang,Ran Gu,Peng Xue,Mianxin Liu,Hao Zheng,Yefeng Zheng,Lei Ma,Guotai Wang,Lixu Gu
出处
期刊:IEEE Transactions on Medical Imaging [Institute of Electrical and Electronics Engineers]
卷期号:42 (9): 2539-2551 被引量:1
标识
DOI:10.1109/tmi.2023.3260974
摘要

In clinical practice, it is desirable for medical image segmentation models to be able to continually learn on a sequential data stream from multiple sites, rather than a consolidated dataset, due to storage cost and privacy restrictions. However, when learning on a new site, existing methods struggle with a weak memorizability for previous sites with complex shape and semantic information, and a poor explainability for the memory consolidation process. In this work, we propose a novel Shape and Semantics-based Selective Regularization ( $\text{S}^{{3}}\text{R}$ ) method for explainable cross-site continual segmentation to maintain both shape and semantic knowledge of previously learned sites. Specifically, $\text{S}^{{3}}\text{R}$ method adopts a selective regularization scheme to penalize changes of parameters with high Joint Shape and Semantics-based Importance (JSSI) weights, which are estimated based on the parameter sensitivity to shape properties and reliable semantics of the segmentation object. This helps to prevent the related shape and semantic knowledge from being forgotten. Moreover, we propose an Importance Activation Mapping (IAM) method for memory interpretation, which indicates the spatial support for important parameters to visualize the memorized content. We have extensively evaluated our method on prostate segmentation and optic cup and disc segmentation tasks. Our method outperforms other comparison methods in reducing model forgetting and increasing explainability. Our code is available at https://github.com/jingyzhang/S3R .

科研通智能强力驱动
Strongly Powered by AbleSci AI
科研通是完全免费的文献互助平台,具备全网最快的应助速度,最高的求助完成率。 对每一个文献求助,科研通都将尽心尽力,给求助人一个满意的交代。
实时播报
刚刚
Seanagi完成签到,获得积分10
刚刚
cp发布了新的文献求助10
2秒前
2秒前
xx完成签到 ,获得积分10
3秒前
美好斓发布了新的文献求助10
3秒前
牛马完成签到,获得积分10
4秒前
4秒前
捏个小雪团完成签到 ,获得积分10
4秒前
超级绫完成签到,获得积分10
4秒前
4秒前
大模型应助a553355采纳,获得10
4秒前
5秒前
量子星尘发布了新的文献求助10
6秒前
τ涛发布了新的文献求助10
7秒前
abbyi发布了新的文献求助10
8秒前
微微完成签到 ,获得积分10
8秒前
Akim应助清秀的沉鱼采纳,获得10
8秒前
8秒前
陶珊发布了新的文献求助10
9秒前
Cheng完成签到 ,获得积分10
9秒前
斯坦森发布了新的文献求助10
10秒前
10秒前
11秒前
szmsnail完成签到,获得积分10
11秒前
11秒前
lcr关注了科研通微信公众号
12秒前
JERRY完成签到,获得积分10
13秒前
13秒前
红烧又完成签到,获得积分10
13秒前
任性子骞应助darxpq采纳,获得10
14秒前
香蕉大侠完成签到 ,获得积分10
14秒前
赘婿应助rtx00采纳,获得10
14秒前
a553355发布了新的文献求助10
15秒前
stefdee发布了新的文献求助10
16秒前
gaoqg完成签到,获得积分10
16秒前
qiaqiaqia完成签到,获得积分10
17秒前
17秒前
18秒前
量子星尘发布了新的文献求助10
18秒前
高分求助中
2025-2031全球及中国金刚石触媒粉行业研究及十五五规划分析报告 40000
(应助此贴封号)【重要!!请各用户(尤其是新用户)详细阅读】【科研通的精品贴汇总】 10000
Introduction to strong mixing conditions volume 1-3 5000
Agyptische Geschichte der 21.30. Dynastie 3000
Les Mantodea de guyane 2000
Clinical Microbiology Procedures Handbook, Multi-Volume, 5th Edition 2000
„Semitische Wissenschaften“? 1510
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 生物 医学 工程类 计算机科学 有机化学 物理 生物化学 纳米技术 复合材料 内科学 化学工程 人工智能 催化作用 遗传学 数学 基因 量子力学 物理化学
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 5749753
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 5460439
关于积分的说明 15364425
捐赠科研通 4889147
什么是DOI,文献DOI怎么找? 2628940
邀请新用户注册赠送积分活动 1577201
关于科研通互助平台的介绍 1533866