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No More Sliding Window: Efficient 3D Medical Image Segmentation with Differentiable Top-k Patch Sampling

Created by
  • Haebom

作者

Young Seok Jeon, Hongfei Yang, Huazhu Fu, Mengling Feng

概要

本論文は、3D医療画像分割におけるスライディングウィンドウ(SW)方式の欠点を解決するために、No-More-Sliding-Window(NMSW)フレームワークを提案する。 NMSW は、差別可能な Top-k モジュールを使用して、関連性の高いパッチのみを選択的にサンプリングし、計算量を最小限に抑えます。パッチレベルの予測が不足している場合は、グローバル予測を活用して結果を改善します。 3つの分割バックボーンと3つの課題に対する評価の結果、NMSWはSW方式よりも計算複雑度を91%減少させながら(88.0から8.00 TMACsへ)競争力のある精度を達成しました。 H100 GPUでは9.1倍、Xeon Gold CPUでは11.1倍速い推論速度を見せました。モデルとは独立して動作することで、従来の効率的な分割バックボーンと統合することで効率をさらに向上させることができます。

Takeaways、Limitations

Takeaways:
3D医療画像分割におけるスライディングウィンドウベース推論の速度低下問題を効果的に解決するNMSWフレームワークの提示
GPU環境とCPU環境の両方で、目立つスピードアップ(9.1x~11.1x)を実現.
計算の複雑さを91%減少させながら競争力のある精度を維持。
モデル - アグノスティック(Model-agnostic)な設計で様々なバックボーンネットワークに適用可能。
公開されたコードによる再現性と拡張性の確保。
Limitations:
限られたデータセットと課題の評価。さまざまなデータセットや臨床環境でのパフォーマンス検証が必要です。
Top-kモジュールのハイパーパラメータ最適化に関するさらなる研究が必要
グローバル予測を利用する部分の性能改善と限界に関するさらなる分析が必要
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