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Hi-GaTA:用于手术视频报告生成的分层门控时序聚合适配器

文章摘要

为自动生成临床级手术评估报告,研究者提出了包含感知-对齐-推理框架的新方法,核心是Hi-GaTA轻量级时序适配器,能将长视频序列压缩为LLM兼容的视觉前缀令牌。通过预训练手术专用视频编码器Sur40k、采用时序金字塔与文本条件双交叉注意力、以及跨层级门控融合等创新,该方法在有限监督下实现了连贯且风格一致的手术报告生成,性能优于强多模态大语言模型基线。

来源arXiv Computer Vision作者: Kedi Sun, Chaohui Dang, Yue Feng, James Glasbey, Theodoros N. Arvanitis, Le Zhang
Hi-GaTA:用于手术视频报告生成的分层门控时序聚合适配器
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近日,一项发表于arXiv的研究提出了Hi-GaTA(分层门控时序聚合适配器),旨在解决手术视频自动生成临床级评估报告的难题。该研究由Kedi Sun等六位作者完成,论文编号arXiv:2605.11208,于2026年5月11日提交。

手术视频自动报告生成能够显著减轻医生的文书负担,并提供客观的反馈。然而,由于密集时空视频表示与基于语言的推理难以对齐,且缺少高质量、保护隐私的数据集,这一任务面临巨大挑战。为填补这一空白,研究团队首先建立了一个包含214个高质量模拟手术视频的基准数据集,每个视频都配有外科医生撰写的评估报告。这些视频模拟了真实手术场景,确保了数据的多样性和临床相关性。

在此基础上,研究人员提出了一个感知-对齐-推理框架。该框架的核心是Hi-GaTA,一种新颖的轻量级时序适配器。Hi-GaTA能够通过短到长程的时序聚合,将长视频序列高效压缩为紧凑的、与大型语言模型(LLM)兼容的视觉前缀令牌。为鲁棒的视觉感知,研究者预训练了Sur40k——一个在4万分钟公开手术视频上训练的手术专用ViViT风格视频编码器,以捕获细粒度的时空过程先验。Sur40k的设计使其能够理解手术视频中的关键动作和流程。

Hi-GaTA的架构中包含一个时序金字塔,用于提取多尺度时间特征,以及文本条件的双交叉注意力机制,促使视频表示与文本描述对齐。通过跨层级门控融合和递进深度策略,它进一步提升了多尺度一致性,确保生成的报告在时间上连贯。最后,使用LoRA对LLM骨干网络进行微调,使得在有限监督下能够生成连贯且风格一致的手术报告。

实验结果表明,该方法在整体性能上达到了最优,相较于强多模态大语言模型基线取得了持续提升。消融研究验证了每个提出组件的有效性,包括时序金字塔、双交叉注意力和门控融合。这一工作不仅为手术视频自动评估报告生成提供了新的思路,还为未来减轻外科医生文书负担奠定了基础。

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要点

  • 建立了包含214个高质量模拟手术视频及外科医生撰写评估报告的基准数据集。
  • 提出Hi-GaTA,一种通过短到长程时序聚合高效压缩视频的轻量级适配器。
  • 预训练了在4万分钟手术视频上微调的手术专用视频编码器Sur40k。
  • 采用时分金字塔、文本条件双交叉注意力和跨层级门控融合提升多尺度一致性。

要点与分析由自动化流程生成,可能有误,请结合原始来源核实。