从U-Net到Transformer:深度模型在医学图像分割中的应用综述

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作   者：

张玮智;  于谦;  苏金善;  乎西旦·居马洪;  林玲; 

作者机构：

伊犁师范大学电子与工程学院;  伊犁师范大学网络安全与信息技术学院;  山东女子学院数据科学与计算机学院; 

关键词：

Transformer;  U-Net;  深度神经网络;  结构改进;  医学图像分割; 

期刊名称：

计算机应用

i s s n：

1001-9081

年卷期：

2024 年 44 卷 0S1 期

页   码：

204-222

摘   要：

精准分割医学图像中的病灶对医生探寻病因和制定诊疗方案起关键作用，计算机视觉技术的发展促使深度学习在医学图像分割领域衍生出多种模型架构。U-Net架构以其巧妙的跳跃连接、易于优化的模块设计成为这一领域的基准模型。然而，U-Net以卷积神经网络（CNN）为主干，在长期建模依赖关系方面只擅长获取局部特征，基于CNN的各项方法在执行分割任务中缺乏对图像长期相关性的解释，无法提取全局特征。为帮助本领域学者了解U-Net的发展历程及研究现状，以问题为导向对2016-2023年U-Net改进工作进行综述。首先，从改进结构位置的角度对U-Net及其各项改进模型进行叙述，探讨各工作的研究目的和创新设计及不足之处；其次，对Transformer与U-Net的结合方式进行分析，从中获取改进工作的研究动向；最后，在Synapse和ACDC数据集上进行对比实验，通过实验分析和可视化结果表明，Transformer方法在分割精度方面有显著优势，特别是混合网络子块的结合方式，在确保模型性能的同时兼顾效率，证明了该类工作有着广阔的发展前景和研究价值。