该研究提出一种新的扩散模型推理采样器,使预训练模型无需重新训练即可获得一项原本不具备的能力:构建其所生成人群的图谱。该采样器从任意随机种子出发均收敛至人群的中心解剖结构,作者称之为“内在图谱”。其优势体现在三方面:无需重训练,单次推理即可从已学习到一致人群特征的扩散模型中提取图谱,且不涉及可变形配准;适用于脑部MRI、胸部X光、人脸和三维形状等多个领域;可扩展至亚人群,例如年龄条件模型能生成训练范围内任意年龄的图谱,并复现健康衰老过程中的脑脊液扩张。在配准目标评估中,内在图谱在每个数据集上均达到最优或次优,在留出脑部MRI队列中是最具中心性的模板。该工作将图谱构建重新定义为生成式建模的副产品,表明扩散模型本身就是人群结构的学习表示,图谱是其已然包含的内容。
| 扩散模型 | 一种生成模型,通过逐步去噪过程从随机噪声中合成数据。 |
| 内在图谱 | 由扩散模型推理时采样器收敛得到的群体中心解剖结构,无需额外训练。 |
| 可变形配准 | 一种图像配准技术,允许图像间发生非线性形变以对齐解剖结构。 |
| 脑脊液扩张 | 健康衰老过程中脑脊液空间增大的现象,常作为神经退行性变的标志。 |
| 年龄条件模型 | 一种扩散模型,其生成过程以年龄为条件,可生成特定年龄的解剖图谱。 |
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