电气工程与系统科学 > 图像与视频处理
[提交于 2025年8月4日
]
标题: RL-U$^2$网:一种带有强化学习辅助多模态特征融合的双分支UNet用于精确的3D全心分割
标题: RL-U$^2$Net: A Dual-Branch UNet with Reinforcement Learning-Assisted Multimodal Feature Fusion for Accurate 3D Whole-Heart Segmentation
摘要: 准确的全心分割是心血管疾病精确诊断和干预规划的关键组成部分。 整合来自计算机断层扫描(CT)和磁共振成像(MRI)等模态的互补信息可以显著提高分割的准确性和鲁棒性。 然而,现有的多模态分割方法面临几个限制:模态之间的严重空间不一致阻碍了有效特征融合;融合策略通常是静态的,缺乏适应性;特征对齐和分割的过程是解耦的,效率低下。 为了解决这些挑战,我们提出了一种由强化学习增强的双分支U-Net架构,用于特征对齐,称为RL-U$^2$Net,旨在实现精确且高效的多模态3D全心分割。 该模型采用双分支U型网络并行处理CT和MRI图像块,并在编码器之间引入了一个新颖的RL-XAlign模块。 该模块采用跨模态注意力机制来捕捉模态之间的语义对应关系,同时强化学习代理学习一种最优的旋转策略,以一致地对齐解剖姿态和纹理特征。 然后通过各自的解码器对对齐后的特征进行重建。 最后,一个基于集成学习的决策模块将各个图像块的预测结果进行整合,生成最终的分割结果。 在公开的MM-WHS 2017数据集上的实验结果表明,所提出的RL-U$^2$Net优于现有的最先进方法,在CT上达到了93.1%的Dice系数,在MRI上达到了87.0%,从而验证了所提出方法的有效性和优越性。
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