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Enregistrement W3170104925 · doi:10.1096/fasebj.2021.35.s1.00384

Virtual Anatomist: A Deep Learning‐based Smartphone Application to Identify Complex Anatomical Features in Augmented Reality

2021· article· en· W3170104925 sur OpenAlexaff
Rohit Malyala

Notice bibliographique

RevueThe FASEB Journal · 2021
Typearticle
Langueen
DomaineEngineering
ThématiqueAnatomy and Medical Technology
Établissements canadiensUniversity of British Columbia
Organismes subventionnairesnon disponible
Mots-clésComputer scienceSegmentationHuman–computer interactionVirtual realityDeep learningArtificial intelligenceMultimedia

Résumé

récupéré en direct d'OpenAlex

This study pertains to the development of a smartphone mixed‐reality (MR) educational app intended to improve the experience of using physical 3D models in classrooms by identifying and labeling various anatomical features on models, built on a deep‐learning based computer vision framework. Research at the intersection of MR applications and anatomy education has routinely demonstrated a role for new MR‐based modalities in improving anatomy education, but most MR apps rely on custom illustrated projections of 3D‐models into user and screen space. These virtual assets are subject to device‐intrinsic or developer‐based differences in display fidelity and specimen art quality. An intrinsic barrier is present in the development of digital 3D models, which are not trivial to create. Existing evidence also suggests that virtual models may produce inferior results for learning in some use‐cases compared to existing physical models. Such evidence forms a case to instead place emphasis on improving the experience of using existing physical models. The described application is hence intended to improve the experience of using real models by labeling anatomical features of interest for the user. The current implementation of the application is trained solely on skull‐base anatomy (with class labels including selected bones of the calvarium, paranasal sinuses, and skull processes), but may be extended to other anatomical areas of interest. This labeling is made possible by a hybrid depth‐estimation and semantic segmentation‐focused machine learning (ML) architecture, which is deployed on consumer‐grade smartphones to promote student uptake. When creating ML‐based tools, the primary barrier is often the generation of quality ground truth data. Image collections of anatomical specimens must ideally be taken under different conditions, with different augmentations applied to images to improve the ability of the application to robustly recognize and label different parts of a specimen. Manual collection and annotation of the hundreds or thousands of such images required for training is infeasible. However, using procedurally generated images from a 3D‐modelled skull (here, in the open‐source computer graphics software Blender ), developers can produce arbitrarily large, photorealistic ground‐truth training datasets with pixel‐perfect semantic segmentation of anatomical features. The generalizability of the ML classifier to different models was improved through augmentation of individual renders in Blender by randomizing the model textures; lighting; background environments; skull topology via displacement mapping; the use of “distractor” objects in renders; and camera angles. This work demonstrates the feasibility of developing an anatomical landmark classifier from RGB‐image data, trained on fully synthetic data. Future steps include optimization of data augmentations to emphasize shape recognition over texture recognition, formal characterization of segmentation accuracy on cadaveric specimens, and to train alternative models to incorporate depth data, to leverage depth‐sensing capabilities that are available on select higher‐end mobile devices.

Récupéré en direct depuis OpenAlex et désinversé. Les résumés ne sont pas conservés dans cette base de données : les index inversés représentent 8,6 Go des 9,3 Go de texte de la base, et le serveur dispose de 13 Go libres.

Comment cette classification a été obtenuedéplier

Prédiction distillée sur la base complète

Imitation des enseignants

Ni prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Apprise à partir de 10 348 étiquettes directes de Codex et de 10 348 étiquettes directes de Gemma. Le mode candidate est l'union des têtes enseignantes seuillées; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont ni des étiquettes humaines ni des étiquettes directes de modèles de pointe.

score de la tête « metaresearch » (Codex)0,000
score de la tête « metaresearch » (Gemma)0,000
Version: codex-gemma-dda1882f352aStatut de validation: machine_predicted_unvalidated
Catégories candidatesaucune
Catégories consensuellesaucune
DomaineSignal candidat: aucune · Signal consensuel: aucune
Devis d'étudeSignal candidat: Expérimental (laboratoire) · Signal consensuel: aucune
GenreSignal candidat: Empirique · Signal consensuel: Empirique
Score de désaccord entre enseignants0,438
Score d'incertitude au seuil0,453

Scores Codex et Gemma par catégorie

CatégorieCodexGemma
Métarecherche0,0000,000
Méta-épidémiologie (sens strict)0,0000,000
Méta-épidémiologie (sens large)0,0000,000
Bibliométrie0,0000,000
Études des sciences et des technologies0,0000,000
Communication savante0,0000,000
Science ouverte0,0000,000
Intégrité de la recherche0,0000,001
Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger)0,0000,000

Scores machine (provisoires)

Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.

Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.

Tête enseignante Opus0,013
Tête enseignante GPT0,280
Écart entre enseignants0,267 · la distance entre les deux têtes enseignantes sur ce seul travail
Statut de validationscore_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découle

Classification

machine, non validée

Prédiction automatique; un appel candidat d’une seule tête enseignante, pas un consensus.

Les modèles n’ont appliqué aucune catégorie : rien dans la taxonomie ne correspondait à ce travail.
Devis d'étudeExpérimental (laboratoire)
Domainenon disponible
GenreEmpirique

Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».

En bref

Citations1
Publié2021
Routes d'admission1
Résumé présentoui

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