超音波画像における針の動きを考慮したセグメンテーション
Motion Informed Needle Segmentation in Ultrasound Images
カルマンフィルタとデータ駆動学習を組み合わせ、針の特徴と動きを考慮して超音波画像中の針を高精度にセグメンテーションする手法を提案。
著者: Raghavv Goel, Cecilia Morales, Manpreet Singh, Artur Dubrawski, John Galeotti, Howie Choset
分類: eess.IV, cs.CV, cs.LG, cs.RO
原文アブストラクト
Segmenting a moving needle in ultrasound images is challenging due to the presence of artifacts, noise, and needle occlusion. This task becomes even more demanding in scenarios where data availability is limited. In this paper, we present a novel approach for needle segmentation for 2D ultrasound that combines classical Kalman Filter (KF) techniques with data-driven learning, incorporating both needle features and needle motion. Our method offers three key contributions. First, we propose a compatible framework that seamlessly integrates into commonly used encoder-decoder style architectures. Second, we demonstrate superior performance compared to recent state-of-the-art needle segmentation models using our novel convolutional neural network (CNN) based KF-inspired block, achieving a 15\% reduction in pixel-wise needle tip error and an 8\% reduction in length error. Third, to our knowledge we are the first to implement a learnable filter to incorporate non-linear needle motion for improving needle segmentation.
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