吉林大学学报(工学版) ›› 2025, Vol. 55 ›› Issue (5): 1675-1681.doi: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb.20230833

• 计算机科学与技术 • 上一篇    下一篇

基于置信学习和协同训练的医学图像分割方法

赵宏伟1,2(),周明珠1,刘萍萍1,2(),周求湛3   

  1. 1.吉林大学 计算机科学与技术学院,长春 130012
    2.吉林大学 符号计算与知识工程教育部重点实验室,长春 130012
    3.吉林大学 通信工程学院,长春 130022
  • 收稿日期:2023-08-07 出版日期:2025-05-01 发布日期:2025-07-18
  • 通讯作者: 刘萍萍 E-mail:zhaohw@jlu.edu.cn;liupp@jlu.edu.cn
  • 作者简介:赵宏伟(1962-),男,教授,博士. 研究方向:嵌入式人工智能. E-mail:zhaohw@jlu.edu.cn
  • 基金资助:
    吉林省产业关键核心技术攻关项目(20230201085GX)

Medical image segmentation based on confident learning and collaborative training

Hong-wei ZHAO1,2(),Ming-zhu ZHOU1,Ping-ping LIU1,2(),Qiu-zhan ZHOU3   

  1. 1.College of Computer Science and Technology,Jilin University,Changchun 130012,China
    2.Key Laboratory of Symbolic Computation and Knowledge Engineering of Ministry of Education,Jilin University,Changchun 130012,China
    3.College of Communication Engineering,Jilin University,Changchun 130022,China
  • Received:2023-08-07 Online:2025-05-01 Published:2025-07-18
  • Contact: Ping-ping LIU E-mail:zhaohw@jlu.edu.cn;liupp@jlu.edu.cn

摘要:

在医学图像低质量标注数据的训练中,置信学习发挥了重要的作用,但目前置信学习的应用均基于平均教师模型,并未探讨在其它网络上的可能性。针对该问题,提出了基于置信学习和协同训练的分割模型。该模型使用两个不同的网络,鼓励两网络的输出结果一致,接着将其中一网络的输出利用置信学习同原低质量标注进行对比,修正低质量标注数据从而使其提供有效训练参考。将提出模型在3个不同模态的医学图像数据集上进行对比,实验结果表明:提出模型的分割效果均优于已有的置信学习模型。

关键词: 计算机应用, 医学图像分割, 置信学习, 协同训练

Abstract:

Confident learning plays an important role in the training of low-quality labeled data of medical images, but the current application of confident learning is based on the mean teacher model, and the possibility on other networks is not discussed. To solve this problem, a segmentation model based on confident learning and collaborative training is proposed in this paper. The model uses two different networks, encourages the output of the two networks to be consistent, and then compares the output of one network with the original low-quality label by using confident learning to modify the low-quality labeled data so as to provide an effective training reference. The proposed model has been compared on three different modal medical image datasets, and the experimental results show that the segmentation effect of the model is better than that of the existing confident learning model.

Key words: computer application, medical image segmentation, confident learning, collaborative training

中图分类号: 

  • TP391

图1

基于置信学习的协同训练模型"

图2

数据集标签加噪前后对比"

表1

参数k对模型性能的影响"

kDiceHD95
1:20.594 127.717 4
1:30.615 819.785 0
1:40.584 524.062 4

表2

参数ω对模型性能的影响 (performance)"

ωDiceHD95
00.600 221.504 8
50.615 819.785 0
100.605 320.092 9

表3

在3个数据集上的分割结果"

数据集方法DiceHD95
皮肤病病灶分割

Full

Decoupled

MTCL

0.582 5

0.843 5

0.854 3

37.885 7

9.567 1

10.076 1

CTCL0.868 57.956 0
肺部X射线

Full

Decoupled

MTCL

0.863 9

0.892 9

0.881 3

6.001 2

3.059 5

4.069 2

CTCL0.904 92.407 3
颅内出血

Full

Decoupled

MTCL

0.419 9

0.585 2

0.578 1

22.213 0

24.473 3

20.539 0

CTCL0.615 819.785 0

图3

在3个数据集上的分割效果可视化"

表4

在颅内出血数据集上不同模型的对比结果"

U-NetTransformer协同训练置信学习DiceHD95
0.419 922.213 0
0.402 934.757 6
0.600 221.504 8
0.615 819.785 0
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