DeepMedic - multi-sacle 3D CNN with CRF for brain lesion segmentation

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论文：Efficient multi-scale 3D CNN with fully connected CRF for accurate brain lesion segmentation

摘要：作者提出一种双路径，11层深的3D卷积神经网络用于brain lesion segmentation任务，主要解决了医学图像处理上的三个方面的问题。一是作者设计了一种dense training scheme的方案，采用全卷积神经网络，一次把相邻像素的image segments传入网络输出dense prediction (dense-inference)，从而节省了计算代价。作者使用更深的网络使模型判别能力更强。作者使用一种dual pathway architecture，即同时训练两个网络，使模型同时对高/低分辨率图像进行处理。最后作者采用全连接条件随机场(Fully connected Conditional Random Field)对网络output进行后处理(post-processing)改善图像类之间的边缘信息。

1. Dense Training

在传统patch-wise的分类中，输入patch的尺寸和cnn最后一层神经元的感受野大小相同，这样网络得到一个single prediction对应输入patch的中心像素的值。而用全卷积实现的神经网络，因为其输入的patch的尺寸可以大于最后一层神经元的感受野，因此模型可以同时输出多个prediction，即dense-inference，而每一个prediction对应cnn’s receptive field的在输入patch上的每一步stride。