Dual structure-aware image filterings for semi-supervised medical image segmentation - Archive ouverte HAL
Article Dans Une Revue Medical Image Analysis Année : 2025

Dual structure-aware image filterings for semi-supervised medical image segmentation

Résumé

Semi-supervised image segmentation has attracted great attention recently. The key is how to leverage unlabeled images in the training process. Most methods maintain consistent predictions of the unlabeled images under variations (e.g., adding noise/perturbations, or creating alternative versions) in the image and/or model level. In most image-level variation, medical images often have prior structure information, which has not been well explored. In this paper, we propose novel dual structure-aware image filterings (DSAIF) as the image-level variations for semi-supervised medical image segmentation. Motivated by connected filtering that simplifies image via filtering in structure-aware tree-based image representation, we resort to the dual contrast invariant Max-tree and Min-tree representation. Specifically, we propose a novel connected filtering that removes topologically equivalent nodes (i.e., connected components) having no siblings in the Max/Min-tree. This results in two filtered images preserving topologically critical structure. Applying the proposed DSAIF to mutually supervised networks decreases the consensus of their erroneous predictions on unlabeled images. This helps to alleviate the confirmation bias issue of overfitting to noisy pseudo labels of unlabeled images, and thus effectively improves the segmentation performance. Extensive experimental results on three benchmark datasets demonstrate that the proposed method significantly/consistently outperforms some state-of-the-art methods. Source code is publicly available at https://github.com/GuGuLL123/DSAIF-SEMI.
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Dates et versions

hal-04740759 , version 1 (18-10-2024)

Identifiants

Citer

Yuliang Gu, Zhichao Sun, Tian Chen, Xin Xiao, Yepeng Liu, et al.. Dual structure-aware image filterings for semi-supervised medical image segmentation. Medical Image Analysis, 2025, 99, pp.103364. ⟨10.1016/j.media.2024.103364⟩. ⟨hal-04740759⟩
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