GAN-based Segmentation

整理些近段时间以来基于生成对抗网络来完成图像分割任务的论文,共三篇。

Semantic Segmentation using Adversarial Networks

这篇论文来自Facebook FAIR实验室,论文发表在NIPS-2016。
主要思想是:将传统的分割过程看做一个生成过程,也就是从raw image生成labelmap的过程,这样就可以将Segmentor替换原始GAN中的生成器。判别器的任务是判定输入的label map是由Segmentor生成的,还是GT。文中的判别器相较于原始GAN中的判别器的显著区别在于:双输入结构,分别是raw image和label map(或者GT),当成对输入的是raw image和GT时,判别器输出1,当输入的是raw image和生成的label map时,输出0。
在零和博弈的框架下,Segmentor希望生成判别器难以区分的label map,判别器希望尽可能判别出由生成器生成的label map。
整体网络结构如下图所示:

网络架构

Adversarial Deep Structural Networks for Mammographic Mass Segmentation

这篇论文发表在MICCAI-2017。
论文实验数据是乳房影像,特征:低对比度。
这篇论文主打的网络结构是一体化FCN-CRF,同时从另一个角度来使用Adversarial Net:使用对抗网络来提高小规模数据下模型的健壮性,防止过拟合。
FCN对图像做像素级分类,CRF来实现structural learning来捕获high-order potentials.这两个方法是分割任务中较为常见,除此之外,这篇文章还有两个措施来提高分割的精度:

  1. shape prior: 在将图片输入到分割网络之前,先生成一个prob-map,值越大代表属于目标区域的可能性越大,这个prob-map最终会和传统FCN的loss组合到一起形成prob-map*cross-entropy,优化目标是使这个值最小。
  2. 利用对抗样本来提高模型的健壮性:启发自Goodfellow的论文,经过设计的对抗样本,可以使原有模型分类失败。本文在此基础上认为,如果一个模型足够健壮,那么即使是对抗样本,模型的分割表现应该依然不错,基于此设计了一个对抗loss。

Adversarial training and dilated convolutions for brain MRI segmentation

论文公开在arxiv上,公开时间是7月份。
论文的主要思想和NIPS-2016的工作基本一样(判别器的设计方式与NIPS-16工作很相似,成对输入,判断是生成的map还是GT),只是原本是传统FCN,换成了dilated CNN。是第一篇用这种方式用GAN做医学图像分割任务的文章。

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