LACOSTE: Exploiting stereo and temporal contexts for surgical instrument segmentation

分割 人工智能 计算机视觉 计算机科学 手术器械 医学 放射科
作者
Qiyuan Wang,Shang Zhao,Zikang Xu,S. Kevin Zhou
出处
期刊:Medical Image Analysis [Elsevier]
卷期号:99: 103387-103387
标识
DOI:10.1016/j.media.2024.103387
摘要

Surgical instrument segmentation is instrumental to minimally invasive surgeries and related applications. Most previous methods formulate this task as single-frame-based instance segmentation while ignoring the natural temporal and stereo attributes of a surgical video. As a result, these methods are less robust against the appearance variation through temporal motion and view change. In this work, we propose a novel LACOSTE model that exploits Location-Agnostic COntexts in Stereo and TEmporal images for improved surgical instrument segmentation. Leveraging a query-based segmentation model as core, we design three performance-enhancing modules. Firstly, we design a disparity-guided feature propagation module to enhance depth-aware features explicitly. To generalize well for even only a monocular video, we apply a pseudo stereo scheme to generate complementary right images. Secondly, we propose a stereo-temporal set classifier, which aggregates stereo-temporal contexts in a universal way for making a consolidated prediction and mitigates transient failures. Finally, we propose a location-agnostic classifier to decouple the location bias from mask prediction and enhance the feature semantics. We extensively validate our approach on three public surgical video datasets, including two benchmarks from EndoVis Challenges and one real radical prostatectomy surgery dataset GraSP. Experimental results demonstrate the promising performances of our method, which consistently achieves comparable or favorable results with previous state-of-the-art approaches.

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