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Hi-GaTA:用於手術視頻報告生成的分層門控時序聚合適配器

文章摘要

為自動生成臨牀級手術評估報告,研究者提出了包含感知-對齊-推理框架的新方法,核心是Hi-GaTA輕量級時序適配器,能將長視頻序列壓縮為LLM兼容的視覺前綴令牌。通過預訓練手術專用視頻編碼器Sur40k、採用時序金字塔與文本條件雙交叉注意力、以及跨層級門控融合等創新,該方法在有限監督下實現了連貫且風格一致的手術報告生成,性能優於強多模態大語言模型基線。

來源arXiv Computer Vision作者: Kedi Sun, Chaohui Dang, Yue Feng, James Glasbey, Theodoros N. Arvanitis, Le Zhang
Hi-GaTA:用於手術視頻報告生成的分層門控時序聚合適配器
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近日,一項發表於arXiv的研究提出了Hi-GaTA(分層門控時序聚合適配器),旨在解決手術視頻自動生成臨牀級評估報告的難題。該研究由Kedi Sun等六位作者完成,論文編號arXiv:2605.11208,於2026年5月11日提交。

手術視頻自動報告生成能夠顯著減輕醫生的文書負擔,並提供客觀的反饋。然而,由於密集時空視頻表示與基於語言的推理難以對齊,且缺少高質量、保護隱私的數據集,這一任務面臨巨大挑戰。為填補這一空白,研究團隊首先建立了一個包含214個高質量模擬手術視頻的基準數據集,每個視頻都配有外科醫生撰寫的評估報告。這些視頻模擬了真實手術場景,確保了數據的多樣性和臨牀相關性。

在此基礎上,研究人員提出了一個感知-對齊-推理框架。該框架的核心是Hi-GaTA,一種新穎的輕量級時序適配器。Hi-GaTA能夠通過短到長程的時序聚合,將長視頻序列高效壓縮為緊湊的、與大型語言模型(LLM)兼容的視覺前綴令牌。為魯棒的視覺感知,研究者預訓練了Sur40k——一個在4萬分鍾公開手術視頻上訓練的手術專用ViViT風格視頻編碼器,以捕獲細粒度的時空過程先驗。Sur40k的設計使其能夠理解手術視頻中的關鍵動作和流程。

Hi-GaTA的架構中包含一個時序金字塔,用於提取多尺度時間特徵,以及文本條件的雙交叉注意力機制,促使視頻表示與文本描述對齊。通過跨層級門控融合和遞進深度策略,它進一步提升了多尺度一致性,確保生成的報告在時間上連貫。最後,使用LoRA對LLM骨幹網絡進行微調,使得在有限監督下能夠生成連貫且風格一致的手術報告。

實驗結果表明,該方法在整體性能上達到了最優,相較於強多模態大語言模型基線取得了持續提升。消融研究驗證了每個提出組件的有效性,包括時序金字塔、雙交叉注意力和門控融合。這一工作不僅為手術視頻自動評估報告生成提供了新的思路,還為未來減輕外科醫生文書負擔奠定了基礎。

展開要點與分析

文章情報

投資人進階

要點

  • 建立了包含214個高質量模擬手術視頻及外科醫生撰寫評估報告的基準數據集。
  • 提出Hi-GaTA,一種通過短到長程時序聚合高效壓縮視頻的輕量級適配器。
  • 預訓練了在4萬分鍾手術視頻上微調的手術專用視頻編碼器Sur40k。
  • 採用時分金字塔、文本條件雙交叉注意力和跨層級門控融合提升多尺度一致性。

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