WOIVES — 首个公开超广视野扫频源 OCTA 视网膜血管分割数据集(206 眼 · 软概率标注)

清华深研院 206 眼 / 152 受试者 24×20 mm² 单次采集 SS-OCTA,视野为 OCTA-500 的 13.3 倍;5 名初级医师 SAM-OCTA 协同 + 2 名资深专家复核产出概率软标签,配套 CC BY 4.0 于 Zenodo、伴生 PG-Mamba 极坐标门控网络

来源 深圳市眼科医院 2023 年 4—12 月 TowardPi 扫频源 OCTA(SS-OCTA)采集;206 张浅层视网膜 OCTA(1536×1280 px,24×20 mm²)+ 206 张概率软标签(P∈[0,1]);配套深层/全层视网膜、脉络膜毛细血管/脉络膜等 OCTA 分片、CFP、SLO 子集与去标识眼科元数据发布时间: 2026-10-07最后更新: 2026-10-20 阅读 40
WOIVES — 首个公开超广视野扫频源 OCTA 视网膜血管分割数据集(206 眼 · 软概率标注)

信息速览

数据集名称WOIVES — 首个公开超广视野扫频源 OCTA 视网膜血管分割数据集(206 眼 · 软概率标注)
数据类型人工标注,影像数据,原始数据
规模206 眼 / 152 受试者(临床特征子集 177 眼 / 130 受试者)
接入方式深圳市眼科医院 2023 年 4—12 月 TowardPi 扫频源 OCTA(SS-OCTA)采集;206 张浅层视网膜 OCTA(1536×1280 px,24×20 mm²)+ 206 张概率软标签(P∈[0,1]);配套深层/全层视网膜、脉络膜毛细血管/脉络膜等 OCTA 分片、CFP、SLO 子集与去标识眼科元数据
AI 就绪度

INFOBOX — WOIVES 一屏速览

维度 内容
本质 首个公开的超广视野扫频源 OCTA(UWF SS-OCTA)视网膜血管分割数据集(官方宣称 to our knowledge the first)
全称 Widefield swept-source OCTA Image dataset based on VEssel Segmentation
团队 清华大学深圳国际研究生院为主;通讯 Peiwu Qin(秦培武)/ Chengming Yang
采集 深圳市眼科医院,2023 年 4—12 月;伦理批号 2024KYPJ012
规模 206 眼 / 152 受试者;临床特征子集 177 眼 / 130 受试者
视野 单次采集 24×20 mm²(480 mm²)≈120°,是 OCTA-500(36 mm²)的 13.3×、DRAC(144 mm²)的 3.3×
图像 1536×1280 px PNG;TowardPi SS-OCTA,A-scan 400k/s,轴向 3.8 µm / 横向 10 µm
标注 5 名初级眼科医师 SAM-OCTA 协同 → 像素平均融合软概率图 → 2 名 >5 年专家复核精修
标注形态 概率软标签 P∈[0,1](uint8 [0,255]/255),不发布二值掩码
任务 浅层视网膜 OCTA 单通道血管分割(输出 [0,1] 概率图)
伴生方法 PG-Mamba:极坐标扫描(Radial Out/In)+ Dynamic FOV Gating 的 U 形视觉状态空间模型
主结果 Dice 89.81%、IoU 82.20%、Soft Dice 85.99%、clDice 91.97%、MAE 0.0257(六项中五项最优)
获取 Zenodo 公开直链(DOI 10.5281/zenodo.21904672,2.4 GB)
许可 数据 CC BY 4.0;代码 Apache-2.0;论文投稿 IEEE JBHI 审稿中
库内互链 octa-500(rid 341)、octa-25k(rid 859)

WOIVES 是一件"把视网膜血管成像的视窗一下子拉大三倍"的数据集工程。在它出现之前,公开的 OCTA 血管分割基准几乎都困在黄斑区的方寸之地——OCTA-500 是 6×6 mm²、ROSE 是 3×3 mm²,最大的 DRAC 也只有 12×12 mm²,而且标注的是糖尿病视网膜病变(DR)病灶而非完整血管树。WOIVES 用一台国产扫频源 OCTA(图湃医疗 TowardPi)在单次采集里拍下 24×20 mm²(480 mm²)、约 120° 的眼底,把可分析的血管网络从后极部一路铺到周边部,并把 206 只眼标成了"概率"而不是"非黑即白"的血管掩码。它同时回答了两个问题:超广视野下的血管该怎么标(五名初级医师 + SAM-OCTA 协同、两名资深专家终审的软标签流水线),以及标完该怎么评(叠加软 Dice、Brier、clDice 与下游血管量化,而非只看二值 Dice)。

导语读法三则:

  1. 只想下数据:直奔 §6 获取与许可——Zenodo 公开直链、CC BY 4.0、2.4 GB 一个 zip,比多数医学数据集都省事;但注意软标签不是二值掩码,需自己定阈值(坑 2)。
  2. 关心它与 OCTA-500/ROSE/DRAC 的区别:直奔 §2 与 §4 的横向对照——视野面积、疾病焦点、标注形态、是否带眼轴四条差异一表看清(§2.5、§4.1)。
  3. 做分割模型评测:直奔 §5——官方 five-fold split、七个基线、PG-Mamba 全指标可直接对标;但引用任何数字前先读 §5.5 的统计卫生守则。

§0 导读:这个数据集解决什么问题

要理解 WOIVES 的价值,得先理解 OCTA(optical coherence tomography angiography,光学相干断层血管成像)这项技术近年来的"视野焦虑"。OCTA 无需注射造影剂,就能给出具有深度分辨率的视网膜与脉络膜血管图像,已经成为定量血管分析的主力模态——从血管密度(VD)、血管长度密度(VLD)、分形维数(FD)到血管连通性,一系列量化指标都建立在它之上。问题是,这些量化指标全部依赖一个前置步骤:血管分割。分割不准,薄血管丢失、边界糊掉,下游的每一个数字都会跟着偏。

而分割的难度,随视野面积急剧上升。传统的黄斑区 OCTA 只覆盖 3×3、6×6 mm² 的一小块视网膜;高度近视(high myopia)带来的却是全眼球的轴性延长,视网膜与脉络膜的血管改变并不局限于后极部,而是弥漫到更大范围。用一块 6×6 mm² 的小窗口去刻画高度近视的血管异常,就像用门缝去打量一整间屋子。超广视野(ultra-widefield, UWF)扫频源 OCTA(SS-OCTA)本可以把窗户开大——单次采集就能到 24×20 mm²(约 120°),中央与周边血管形态一览无余——但公开的血管分割基准长期缺席:没有专门的超广视野标注,也没有配套的评测方法。

WOIVES 的回答分三层,恰好对应它的名字与论文的三项贡献。

第一层是数据。它提供了据作者所知首个公开的超广视野 SS-OCTA 血管分割数据集:206 只眼、来自 152 名受试者,视野 24×20 mm²,覆盖从正视眼(emmetropia)到高度近视(SE ≤ −6.0 D)的连续屈光谱,并配套 177 眼 / 130 人的完整眼科生物测量(眼轴、球镜等效、眼压、中央角膜厚度等)。这让它不仅能做分割,还能做"血管形态 ↔ 眼轴"这类高度近视专属的二次分析——这是 OCTA-500、ROSE、DRAC 都不具备的组合。

第二层是标注方法。超广视野图像的血管过密、面积过大,逐像素手工勾画成本失控。WOIVES 用两阶段人机协同流水线破局:第一阶段由 5 名初级眼科医师各自借助 SAM-OCTA(一个基于 Segment Anything Model 的 OCTA 血管交互分割模型)给出二值结果,再按像素平均融合成软概率图;第二阶段由 2 名五年以上经验的资深专家补漏、去假阳、修边界。最终产物不是硬掩码,而是保留标注者分歧的概率软标签——血管边界处 P∈(0,1) 的中间值,恰好记录了不同医师对模糊细小血管的判断差异。

第三层是评测范式。既然标签是连续的,评测就不该只用阈值化的 Dice/IoU。WOIVES 的正交论文(arXiv:2609.12574)补充了软 Dice、MAE、Brier 分数、clDice(拓扑连续性),并进一步把分割误差传递到血管量化指标(VD/FD/VLD/NCC)上,形成"重叠—概率—拓扑—下游量化"四层评测。配套提出的 PG-Mamba 模型则用两种极坐标扫描顺序(Radial Out / Radial In)补强传统方向扫描,在瓶颈层引入 Dynamic FOV Gating。

§0 读法三则:

  1. 这个条目是"数据集 + 方法论文 + 软标签范式"三合一:数据本体是 206 眼软标签 OCTA,方法是 PG-Mamba,范式是软标签多级评测——前两者各有许可与直链(§6)。
  2. 全文硬数字均出自 arXiv:2609.12574 正文与表格,或 Zenodo 记录页与 README;两者若有一致性冲突一律在坑点或附录存照(本条目未发现实质冲突,但相机口径需注意,见 §2.3)。
  3. 检索时若把 “WOIVES” 当成 “OCTA-500 的别名/后继” 去搜会一无所获——它与此前库内两条 OCTA 条目(octa-500 rid 341、octa-25k rid 859)是独立数据集(§9)。

§1 数据集速览:十问十答

Q1:WOIVES 是什么?名字怎么来的?

WOIVES 是一个用于视网膜血管分割与定量血管分析的超广视野扫频源 OCTA 数据集。名字是首字母缩略自官方全称 Widefield swept-source OCTA Image dataset based on VEssel Segmentation(Zenodo README §1 逐字母标注)。中文可理解为"面向血管分割的超广视野扫频源 OCTA 图像数据集"。

Q2:谁做的?在哪儿采的?

由清华大学深圳国际研究生院领衔,联合清华大学、中药广东省实验室·横琴实验室、河北医科大学第一医院医学人工智能实验室、南方科技大学医院共同完成。通讯作者为 Peiwu Qin(秦培武)与 Chengming Yang,共同第一作者为 Yang Liu 与 Yibing Shen。全部影像采集于深圳市眼科医院,时间跨度为 2023 年 4 月至 12 月,经该院伦理委员会批准(批号 2024KYPJ012),符合《赫尔辛基宣言》,所有受试者签署书面知情同意。

Q3:数据规模到底多大?

核心分割队列为 206 只眼、152 名受试者,即 206 张浅层视网膜 OCTA 图像与 206 张一一对应的概率软标签。此外还有一个临床特征子集——177 只眼、130 名受试者——具备完整的眼科生物测量元数据。注意这是"嵌套"结构:206 眼是全部可分割的成像队列,177 眼是其中有完整临床信息的那部分,剩余 29 眼仍在元数据表中,只是生物测量字段为空。

Q4:图像是什么规格?

单次采集视野 24×20 mm²(480 mm²),约合广角眼底 120°;发布图像为 1536×1280 像素的 PNG。成像设备为图湃医疗(TowardPi Medical Technology,中国)的扫频源 OCTA,A-scan 速度高达 40 万次/秒,轴向分辨率 3.8 µm、横向分辨率 10 µm。

Q5:视野"超广"到什么程度?

把面积摆开看最直观:OCTA-500 是 6×6 mm²(36 mm²),ROSE 是 3×3 mm²(9 mm²),DRAC 是 12×12 mm²(144 mm²)。WOIVES 的 480 mm² 是 OCTA-500 的 13.3 倍、DRAC 的 3.3 倍。更重要的是纵深组合:WOIVES 同时具备超广视野血管标注、全深度脉络膜成像与眼轴测量,这个组合在现有公开基准中据作者所知尚无先例。

Q6:覆盖哪些人群?

按球镜等效(spherical equivalent, SE)分三组:正视眼 SE ∈ [+2.0 D, −0.25 D];近视 SE ≤ −0.5 D;高度近视 SE ≤ −6.0 D。队列整体偏近视/高度近视(作者在局限性中明确承认"more myopic and highly myopic eyes than emmetropic eyes"),因此适合研究血管与眼轴关系,但不适合估计人群患病率。

Q7:血管是怎么标的?为什么是"软"标签?

两阶段人机协同。阶段一:5 名初级眼科医师各自用 SAM-OCTA 交互式分割,得到 5 张二值掩码,再按像素平均:P(x) = (1/5)·ΣMᵢ(x)。阶段二:2 名五年以上经验的资深专家复核精修,重点补漏血管、剔除假阳、修正边界。最终保留概率图而非二值化——血管最细、信噪比最低的周边区域边界本就模糊,硬阈值会把标注者的分歧一并抹掉,软标签则显式保留它。

Q8:软标签怎么读?有官方二值掩码吗?

软标签存为 PNG、uint8、值域 [0,255],概率 = 像素值/255。P≈1 是高置信血管区,P≈0 是背景,中间值代表边界不确定性。WOIVES v1.0 不发布独立的官方二值真值掩码——若你的实验需要二值标签,必须自行选定阈值并明确报告阈值策略(论文评估时用固定阈值 0.5)。

Q9:配套的模型是什么?成绩如何?

配套模型叫 PG-Mamba,一个 U 形视觉状态空间(visual state space)模型。它把 Mamba 的选择性扫描与两种极坐标扫描顺序结合起来(Radial Out 向外、Radial In 向内),并在编码器-解码器瓶颈处加了 Dynamic FOV Gating 做空间调制。在受试者级五折交叉验证下,Dice 达 89.81%、IoU 82.20%、Soft Dice 85.99%、clDice 91.97%、MAE 0.0257,六项主指标中五项最优;唯一失手的是 Brier 分数,被 Transformer 阵营的 H2Former 以 0.0146 拿下最低。

Q10:怎么下载?要花钱或申请吗?

不需要。数据在 Zenodo 公开直链(DOI 10.5281/zenodo.21904672),许可为 CC BY 4.0,可自由重用与再分发(需注明出处)。整包 WOIVES_v1.0.zip 约 2.4 GB,另有独立的 LICENSE.txt 与 README.md。代码在 GitHub syb1234567/PG-Mamba,Apache-2.0 许可。

§2 数据构成与规格

2.1 规模、采集地与队列结构

WOIVES 的队列是"两层嵌套"设计,理解这一点是读懂后续所有数字的前提。

队列 眼数 受试者数 说明
成像队列(imaging cohort) 206 152 全部用于分割实验、交叉验证与血管量化分析;含质控通过的 UWF OCTA 与专家精修血管标注
临床特征子集(clinically characterized subset) 177 130 在成像队列之内,另具备完整眼科元数据(眼轴、SE、IOP、CCT、屈光诊断等)

成像队列的英文原文描述是 “206 eyes from 152 participants with quality-controlled UWF OCTA images and expert-refined vessel annotations”;临床子集是 “177 eyes from 130 participants additionally provides complete ophthalmic metadata”。两者是包含关系,不是并列关系。

采集全部在深圳市眼科医院完成,时间为 2023 年 4 月至 12 月。研究经该院伦理委员会批准(批号 2024KYPJ012),遵循《赫尔辛基宣言》,全体受试者提供书面知情同意。

2.2 成像设备与采集参数

参数 取值
设备 TowardPi Medical Technology(图湃医疗,中国)扫频源 OCTA(SS-OCTA)
A-scan 速度 最高 400,000 scans/s
轴向分辨率 3.8 µm
横向分辨率 10 µm
单次采集视野(FOV) 24 × 20 mm²(≈120° 广角眼底)
发布图像尺寸 1536 × 1280 像素
发布格式 PNG

对每只眼,系统最多采集六种血管造影/En face 图像:浅层视网膜(内界膜到外丛状层)、深层视网膜(外丛状层到 Bruch 膜)、全层视网膜(浅层与深层叠加),加上三张脉络膜 En face 图——脉络膜毛细血管、脉络膜中大型血管、整个脉络膜。血管分割标注只在浅层视网膜图像上进行。

辅助模态方面,彩色眼底照相(CFP)用 SW8800 免散瞳眼底相机(Suowei 索维,中国)单视野、以黄斑中心凹为中心拍摄;超广视野 SLO 用 Optos Daytona(Optos,英国)系统拍摄,采用低强度多波长激光扫描(含红、绿波长),单张覆盖可达约 200°。

眼科检查所用设备:(眼压)NT-530P 非接触式眼压计(NIDEK);(客观验光)PRK-7000 自动验光仪(Potec);(主觉验光)VT-10 综合验光仪(Topcon);(眼轴、中央角膜厚度、角膜曲率)IOLMaster 700 光学生物测量仪(Carl Zeiss Meditec)。

2.3 图像处理与质量控制

采集后,全部图像先经人工审查,凡有严重伪迹、失焦、运动模糊或曝光错误的图像一律剔除。保留图像依次经过去标识化(移除个人可识别信息)、统一尺寸缩放、归一化(标准化像素强度分布)三步。随附的临床元数据(人口学、眼科生物测量、屈光测量、诊断分类)被整理为结构化表格,并去除全部可识别信息。

需要特别存照的是:发布的 OCTA 文件是设备导出的原始 1536×1280 PNG,不含模型专用的缩放、归一化或分块(tiling)预处理。README 明确写道 “Model-specific resizing, normalization, tiling, or other preprocessing is not embedded into the released OCTA files and should be treated as downstream processing.”。这意味着任何训练流程中的 512×512 分块等操作,都是研究者自己的下游处理,不是数据集自带属性。

质控剔除的四类显式伪迹(人工审查阶段):

类别 具体表现 为何剔除
严重伪迹 投影伪影、分层错位、条带 会在血管区域制造非解剖结构,误导分割
失焦 整体或局部模糊 薄血管无法分辨,标注无意义
运动模糊 眼球移动导致的拖影 血管断裂或重叠,破坏拓扑
曝光错误 过曝或欠曝 血流信号饱和或缺失,改变表观血管密度

这四类之外,尚有不构成"剔除"但会影响质量的边缘情形(如周边区信噪比天然偏低)。由于官方未发布逐眼的质控评分或伪迹等级,研究者无法按"图像质量"做子集筛选——要么全用,要么自行评估。这是 WOIVES 在"可用性"维度上的一处留白。

离线预处理的三步与边界:去标识化(剥离可识别信息)→ 统一尺寸缩放 → 归一化(标准化像素强度分布)。这三步改变的是"存储形态"而非"解剖内容";但正因归一化已被执行过一次,研究者若再叠加自己的归一化,需意识到是二阶归一化,可能压缩动态范围。

2.4 多模态文件清单(子集不完整,务必注意)

WOIVES v1.0 的各类文件数并非都是 206,辅助模态只覆盖部分眼。官方 README 给出的完整清单如下:

组成 文件/记录数
成像队列受试者 152
成像队列眼数 206
浅层视网膜 OCTA 206
概率软血管标签 206
深层视网膜 OCTA 160
全层视网膜 OCTA 160
En face 脉络膜毛细血管 160
En face 脉络膜 171
En face 脉络膜中大型血管 137
彩色眼底照相(CFP) 63
扫描激光检眼镜(SLO) 128
具备完整眼科元数据的眼数 177
具备完整眼科元数据的受试者数 130

核心分割基准只有一条 1:1 链:206 张浅层视网膜 OCTA ↔ 206 张概率软标签。所有其他模态都是不完整子集。若研究者的多模态实验需要"四种模态齐全"的样本,可用眼会在 63 眼(CFP 数量)以下——这是选择 WOIVES 做多模态研究前必须核对的硬约束(坑 4)。

2.5 公开元数据的字段结构

WOIVES 的 metadata/ 目录含三张 CSV 表,分别对应受试者级、眼级与数据字典。

participants.csv(受试者级) 字段:

  • subject_id —— 匿名受试者标识
  • gender —— 性别
  • age_group_2023 —— 隐私保护的 10 岁年龄段,以 2023-12-31 为固定参考日派生
  • family_history_high_myopia —— 高度近视家族史
  • clinical_metadata_available —— 是否具备完整临床元数据

eye_metadata.csv(眼级) 为 206 张已发布浅层 OCTA 每张一行,字段:

  • eye_id、subject_id、laterality —— 眼标识、受试者标识、眼别
  • superficial_octa_filename、soft_label_filename —— 图像与软标签文件名
  • biometrics_available —— 生物测量是否可用
  • 生物测量:眼轴长度、中央角膜厚度、AL/K 比、矫正视力(logMAR)、球镜屈光误差、柱镜屈光误差、散光轴、眼压、屈光诊断

关键口径声明:年龄只以 age_group_2023(10 岁段)给出,不发布确切出生日期;该年龄段以 2023-12-31 为固定参考日,不应被解读为成像采集当日的精确个人年龄。对不具备完整临床元数据的眼,对应生物测量字段留空,而非把该眼从表中删除——因此 206 行全部保留,只是部分行字段缺失(这也解释了为何"临床子集"是 177 眼)。

data_dictionary.csv(数据字典) 定义各公开字段的单位、分类取值与派生规则。README 特别提醒研究者查阅数据字典,而非仅凭列名推断单位——这在跨数据集整合元数据时是避免单位错配的关键。

2.6 与既有公开 OCTA 数据集的横向对照

论文 Table I 给出了 WOIVES 与代表性公开 OCTA 数据集的对照。下表按原表转写(保留原口径,含 DRAC 的脚注说明):

数据集 年份 技术 FOV (mm²) 面积 规模 标注 疾病焦点 眼轴 脉络膜
OCTA-500 2024 SD-OCT (Optovue) 6 × 6 36 mm² 500 眼 血管(二值) DR, AMD, CNV ✗ ✗
ROSE-1 2021 SD-OCT (RTVue XR) 3 × 3 9 mm² 117 眼 血管(二值) 阿尔茨海默病 ✗ ✗
ROSE-2 2021 SD-OCT (Heidelberg) 3 × 3 9 mm² 112 眼 血管(二值) 黄斑疾病 ✗ ✗
DRAC 2022 SS-OCT (VG200D) 12 × 12 144 mm² 174 图像‡ DR 病灶(二值) 糖尿病视网膜病变 ✗ 部分
WOIVES(本文) 2026 SS-OCT (TowardPi) 24 × 20 480 mm² 206 眼 血管(软概率) 高度近视 ✓ 全深度

‡ DRAC 规模口径脚注:DRAC 共含 1,103 张超广角 OCTA(UW-OCTA)图像;其病灶分割任务使用 109 张训练 + 65 张测试图像,未报告受试者级或眼级计数。DRAC 标注针对 DR 病灶而非血管树,因此并非血管分割基准。引用 DRAC 规模时务必带此脚注,否则会把"174 张图像"误当成"174 只眼"(坑 3)。

表中缩写:DR = 糖尿病视网膜病变;AMD = 年龄相关性黄斑变性;CNV = 脉络膜新生血管;SD-OCT = 谱域 OCT;SS-OCT = 扫频源 OCT。

从表里可以读出 WOIVES 的四条差异化定位:面积最大(13.3× OCTA-500、3.3× DRAC)、标注形态最独特(唯一的软概率血管标注)、疾病焦点错位(唯一面向高度近视而非 DR/AMD/AD)、唯一提供眼轴与全深度脉络膜。

2.7 目录结构与文件命名

官方 README §7 给出的 v1.0 发布结构如下:

WOIVES_v1.0/
│
├── README.md
├── LICENSE.txt
│
├── Image/
│   ├── CFP/                          *.jpg
│   ├── SLO/                          *.jpg
│   └── OCTA/
│       ├── Enface_choriocapillaris/              *.png
│       ├── Enface_choroid/                       *.png
│       ├── Enface_choroidal medium and large vessels/   *.png
│       ├── OCTA_deep retina/                     *.png
│       ├── OCTA_full retina/                     *.png
│       └── OCTA_superficial retina/              *.png
│
├── Label/
│   └── mask_*.png
│
├── metadata/
│   ├── participants.csv
│   ├── eye_metadata.csv
│   └── data_dictionary.csv
│
├── splits/
│   └── fold_split.json
│
└── assets/
    ├── 000003_R_superficial_octa.png
    ├── 000003_R_soft_label.png
    ├── 000003_R_cfp.jpg
    └── 000003_R_slo.jpg

文件命名约定:图像使用匿名的六位受试者标识符加眼别后缀,例如 000003_R.png(000003 = 匿名受试者 ID,_R = 右眼,_L = 左眼)。对应的软血管标签用同一眼标识符加 mask_ 前缀:Image/OCTA/OCTA_superficial retina/000003_R.png ↔ Label/mask_000003_R.png。不同影像目录下共享同一匿名眼标识符的文件属于同一只眼;某辅助模态文件夹中缺少某眼标识符,即表示该模态在这只眼上不可用。

v1.0 不包含跨模态统一的 image_manifest.csv,辅助模态的可用性只能通过"同名眼标识符是否出现在对应目录"来判断。官方承诺未来小版本可能补上统一清单。

§3 采集与标注流水线

3.1 入选标准与排除标准

受试者按球镜等效分为三组:

  • 正视眼:SE ∈ [+2.0 D, −0.25 D]
  • 近视:SE ≤ −0.5 D
  • 高度近视:SE ≤ −6.0 D

排除标准(凡有玻璃体视网膜手术史或严重玻璃体视网膜病变者排除):增生性糖尿病视网膜病变、视网膜静脉或动脉阻塞、视网膜色素变性、中心性浆液性脉络膜视网膜病变、青光眼、视网膜炎症、视神经疾病。

这套标准把"会影响血管形态的混杂病变"尽量剔除,使数据集聚焦于屈光状态这一单一变量对血管的影响——这正是"面向高度近视分析"定位的体现。

3.2 标注流水线的两阶段设计

血管分割标注只在浅层视网膜 OCTA 图像上进行。鉴于超广视野图像空间跨度大、血管密度高,作者设计了两阶段人机协同流水线。

阶段一:多标注者 SAM-OCTA 协同标注

5 名初级眼科医师各自独立标注每张图像,借助 SAM-OCTA——一个改编自 Segment Anything Model(SAM)、专用于 OCTA 血管分割的开源交互式分割模型。每位标注者提供正/负提示引导模型,产出一张初始二值分割掩码。5 张标注随后按像素平均聚合为软概率图:

P(x) = (1/5) · Σ_{i=1..5} M_i(x)

其中 Mᵢ(x) 是第 i 位标注者的二值标注。P 接近 1 表示血管区高度一致,接近 0 表示背景,中间值保留标注者之间的分歧与不确定性。

阶段二:资深专家复核精修

2 名具有五年以上临床经验的高级眼科医师复核并精修融合后的标注,重点处理:遗漏的血管、假阳性区域、血管边界刻画。公开发布保留最终标注的软概率表示,而不转换为二值硬掩码;WOIVES v1.0 不发布独立的二值血管掩码集。

3.3 软标签的技术格式与读取方式

软血管标注的存储规格:格式 PNG、数据类型 uint8、存储范围 [0, 255]、对应概率范围 [0, 1]。恢复连续概率图的方式为 P = 像素值 / 255。官方 README 给出的读取示例:

from PIL import Image
import numpy as np

label = np.asarray(
    Image.open("Label/mask_000003_R.png"),
    dtype=np.float32
)

probability = label / 255.0

print(probability.min(), probability.max())

接近 1.0 表示高置信血管区,接近 0.0 表示背景,中间值保留标注不确定性。README 特别强调:若下游实验需要二值标签,用户应明确报告所用的阈值策略;WOIVES v1.0 不包含官方二值真值掩码。

3.4 为什么软标签是设计选择而非妥协

软标签不是"没标完的中间产物",而是有明确论据的设计决策,论文列出两层理由。

第一层是边界本身的模糊性。 在超广视野 OCTA 图像中,血管边界——尤其是周边区域最细的可分辨血管——因信噪比降低与部分容积效应(partial volume effect)而本质上不明确。融合后的概率图自然把每张图像分解为三类区域:确定血管区(P≈1)、确定背景(P≈0)、不确定边界带(0<P<1,即标注者意见相左处)。传统二值标注强制一个硬阈值,把这种分歧直接丢弃;软标签则显式保留它。

第二层是对训练的直接影响。 论文指出,该设计直接作用于模型训练:复合损失函数(软 Dice + MSE)作用于连续概率输出,使网络学习"分级置信度"而非在模糊边界上过度自信(overcommit)。推理时,软标签感知的预测能给出更精细的血管边界估计,进而惠及下游血管量化(§5.4)。

这一选择也与医学图像分割的方法学趋势一致——论文引用了 SoftSeg 等工作对软目标价值的论证。值得强调的是,软标签的训练价值有实证支撑:在消融与对比实验中,即便所有基线都用同一套复合损失训练(意味着它们同样受益于软标签监督),PG-Mamba 仍取得优势,这说明软标签是所有方法共享的"地基",而模型差异体现在此地基之上的建模能力。

3.5 标注流水线的成本与可复制性

WOIVES 的流水线设计隐含着一个现实约束:超广视野图像的逐像素手工标注成本极高。5 名初级医师 + SAM-OCTA 的组合,本质上是把"人手勾画"改造成"人手给提示、模型出初稿、多份初稿投票融合",从而把医师的知识密集劳动从逐像素操作中解放出来。资深专家只在融合结果上做精修,而非从零开始,这也是把专家时间集中在"纠错与边界判断"这一最需要经验环节的常见策略(与库内 panda-plus 的"学生注释→高年级复核→专家终审"三层流水线异曲同工,但 WOIVES 用 5 名标注者并行 + AI 辅助替代了层级复核)。

需要注意这不是"无监督自动标注":SAM-OCTA 只是辅助工具,每一张初始掩码都有人工提示与人工把关,最终结果还经资深专家逐张复核。把它当作"AI 自动标注数据集"是对流程的误读。

3.6 标注质量的可验证性与局限

WOIVES 的标注流水线在可验证性上有其强项,也有明确的边界。

强项一:多标注者提供内在分歧信号。 5 名标注者独立标注后平均,中间概率值直接反映"哪些像素多人意见不一"。研究者可以据此分析标注难度分布(例如周边薄血管的不确定带是否显著更宽),这是单一标注者数据集无法提供的。

强项二:专家终审有明确资质门槛。 复核者为"具有五年以上临床经验的高级眼科医师",且复核聚焦三类具体任务(补漏血管、去假阳、修边界),而非笼统的"过一遍"。

强项三:软标签保留了二值化所丢失的信息。 若研究者需要二值标签,可以选阈值得到;反过来,二值标签无法"还原"出软标签。从这个意义上,软标签是信息更丰富的超集表示。

边界一:无独立的标注一致性量化报告。 论文与 README 未给出标注者间一致性指标(如 Dice 或 kappa)的数值。中间概率值的统计分布可以部分推断分歧程度,但官方未发布标注者间一致性硬数字,研究者无法直接引用"标注者一致性 = X%"这类结论。

边界二:软标签的"概率"语义有上限。 正如坑 7 所述,它是标注共识信息而非校准生物概率。P=0.6 不代表"该像素 60% 概率是血管",而代表"5 名标注者中有 3 名判为血管(经专家精修后)"。这一语义差异在把软标签用于概率敏感的下游任务时必须牢记。

边界三:标注只覆盖浅层视网膜。 深层与脉络膜血管层无分割标签,因此任何"全层血管树"分析在 WOIVES 上都无法直接开展。

3.7 屈光分组与排除标准的临床含义

WOIVES 的入选/排除标准不是随手写的,它服务于"面向高度近视"这一核心定位。

为什么按球镜等效(SE)而非按诊断分组? SE 是屈光状态的连续定量代理,用它划分正视/近视/高度近视,比"是否诊断为病理性近视"更具操作性,也便于跨研究对比。三个阈值(+2.0/−0.25 D、−0.5 D、−6.0 D)与国际近视分类惯例一致。

为什么排除那么多眼底病变? 排除标准剔除了增生性糖尿病视网膜病变、视网膜血管阻塞、视网膜色素变性、中心性浆液性脉络膜视网膜病变、青光眼、视网膜炎症、视神经疾病——这些病变都会独立地改变视网膜血管形态,若不排除,就无法把观察到的血管差异归因于"屈光状态/眼轴"这一目标变量。这是典型的混杂控制设计。

代价是什么? 队列因此不代表"眼科门诊人群"或"普通人群"——它是一个经过严格筛选的相对健康但屈光偏近视的队列。这一代价换来的是"血管形态 vs 眼轴"分析的内部效度,但牺牲了外部效度(不能外推到有眼底病变的人群,也不能用于患病率估计)。论文在局限性中明确承认:队列"more myopic and highly myopic eyes than emmetropic eyes",需要更多平衡人群的多中心研究来评估外部效度。

3.8 队列构成与代表性

WOIVES 的队列构成可用三句话概括:206 眼 / 152 名受试者(成像队列)、其中 177 眼 / 130 名受试者具备完整临床元数据(临床子集)、受试者以近视与高度近视为主。

从 152 到 130 意味着什么。 受试者级少了 22 人(152−130),眼级少了 29 眼(206−177)。这说明"临床元数据缺失"集中在部分受试者身上,而非随机散布——研究者若做"血管指标 vs 眼轴"的相关分析,实际可用样本是 177 眼而非 206 眼,用 206 作为样本量会高估统计功效。

计数的三重一致性:participants.csv 的受试者行数、eye_metadata.csv 的眼行数、Label/ 下软标签文件数,三者在 v1.0 中应分别对应 152(或 130)、206、206。由于元数据缺失是"字段留空"而非"行删除",eye_metadata.csv 应保留全部 206 行。研究者加载后建议做一次行数断言(assert len(df) == 206),以防止解压不完整或误用子集文件。

为什么"代表性问题"值得单独写一节。 医学影像数据集的可用边界,往往不取决于图像本身,而取决于队列构成能支持什么结论。WOIVES 因为刻意排除眼底病变、且屈光分布偏近视,它的 206 眼可以支持"血管形态随屈光/眼轴变化"的内部比较,不能支持"某指标的患病率""某疗法在一般人群的效果"这类外推性结论。把这层边界写清楚,是避免数据集被误用的关键一步。

分层建议。 若研究需要平衡的正视/近视/高度近视对比,WOIVES 的三组人数并不均衡(明确偏向近视侧)。做组间比较时应报告每组的实际眼数,并在样本量悬殊时采用对样本量不敏感的检验(或明确声明功效限制)。论文在讨论中已建议以更多平衡人群的多中心研究补足这一点。

§4 官方评测协议

4.1 受试者级五折交叉验证

WOIVES 随附论文定义并发布了官方评测协议:受试者级五折交叉验证(subject-level five-fold cross-validation),划分文件为 splits/fold_split.json。划分元数据为 n_splits=5、seed=0、total_eyes=206、total_subjects=152。

各折的眼数分布如下:

折 训练眼 验证眼 测试眼
Fold 0 135 29 42
Fold 1 136 29 41
Fold 2 136 29 41
Fold 3 137 28 41
Fold 4 136 29 41

核心约束:每折内,属于同一受试者的全部已发布眼必须留在同一训练/验证/测试分区,以防止受试者泄漏(subject leakage)。五折的测试分区加总恰好覆盖全部 206 眼与 152 名受试者,每只眼、每位受试者各被评测一次。README 明确建议:若要与官方基准直接对比,应使用随附 split,而非自行新建随机眼级划分——因为同一受试者的双眼高度相关,若被随机分到不同折,测试集与训练集之间会产生信息泄漏,导致指标虚高。

实现上,划分采用 GroupKFold 分组,并额外从训练部分中切出 subject-disjoint 的验证集用于模型选择与早停。

4.2 多层级评价指标

WOIVES 论文主张"重叠—概率—拓扑"三层评价,而非仅用二值重叠指标。各指标口径如下:

层级 指标 含义与口径
重叠 Dice 阈值化预测与二值化参考之间的像素级重叠
重叠 IoU 交并比,同为阈值化后计算
概率 Soft Dice 直接在连续预测图与软标签之间计算,不阈值化
概率 MAE 连续图上的像素级绝对误差,线性累加偏差
概率 Brier 连续图上的概率敏感评分,对大幅单点误差加权更重
拓扑 clDice 骨架化血管结构之间的中心线 Dice,对血管连续性敏感

阈值口径:所有模型输出 [0,1] 概率图;二值指标统一用固定阈值 0.5,不做模型特定的阈值调优。

这一"多层级"设计是 WOIVES 评测观的核心:Dice/IoU 只看二值重叠,无法区分"边界置信度校准得好不好";Soft Dice/MAE/Brier 补上概率层面的信息;clDice 则专门盯住血管结构连通性——薄血管断成两截时,Dice 可能还行,clDice 会立刻掉下来。

4.3 训练与推断细节

所有模型用 PyTorch 实现,在单张 NVIDIA RTX 3090 GPU 上训练。训练使用 512×512 图像分块(tile)(坐标由模块内部在当前分块上计算,极坐标信息不作为额外输入通道)。全分辨率推断使用 512×512 滑窗、50% 重叠,重叠处的概率预测取平均。

数据增强包括随机翻转、旋转、裁剪。优化器为 AdamW,余弦退火学习率,权重衰减 10⁻²。初始学习率:PG-Mamba 及 Transformer 类、Mamba 类模型为 3×10⁻⁴;CNN 类基线为 1×10⁻³。早停与模型选择在 subject-disjoint 验证集上完成。所有对比方法使用同一复合损失函数,全程固定随机种子。

4.4 对比方法与架构族

对比 7 个分割方法,跨三个架构族:

  • CNN 族:U-Net、UNet++、R2U-Net
  • Transformer 族:Swin-UNet、H2Former
  • Mamba 族:VM-UNet、AC-MambaSeg

其中 AC-MambaSeg 原为皮肤病变分割提出,作者在 WOIVES 上用相同单通道输入与复合损失重新训练。所有基线都在相同协议下重训,保证了对比的公平性。

§5 PG-Mamba:配套方法与基准结果

5.1 方法动机:为什么扫描顺序重要

PG-Mamba 的出发点是一个常被忽视的架构细节:二维特征如何串行化为一维序列。Mamba(以及更一般的状态空间模型 SSM)处理的是序列,而图像是二维的——把二维特征图喂进选择性状态空间算子之前,必须先"扫描"成一条或多条序列。扫描顺序因此决定了空间位置沿序列如何排布,进而影响状态信息如何在空间上传播。

传统的做法是用有限的一组预定义方向扫描(水平、垂直、主对角、副对角)。论文的洞察是:对于超广视野视网膜血管这种以视盘为辐射中心的树状结构,纯方向扫描未必是最优的空间排序——血管更多是沿径向(从视盘向外)延伸的。由此引入两种极坐标扫描顺序。

5.2 整体架构

PG-Mamba 采用 U 形编码器-解码器架构,输入单通道 UWF OCTA 图像,输出 [0,1] 的血管概率图。要点:

  • 输入经 4×4、步长 4 卷积做分块嵌入(patch embedding),映射到 96 维特征空间
  • 编码器含四个 Polar Block 阶段,深度为 [2, 2, 9, 2],通道维度为 [96, 192, 384, 768];相邻阶段之间用 Patch Merge 层做 2× 下采样
  • Dynamic FOV Gating 仅施加于瓶颈(bottleneck)特征
  • 解码器镜像编码器层级,用 Polar Block + Patch Expand 层做 2× 上采样,并与对应编码器阶段做加法跳跃连接
  • 最后经 4× 分块扩展恢复原始分辨率,接 1×1 卷积与 sigmoid 激活,输出全分辨率概率图
  • 训练与推断都在 512×512 分块上进行,极点坐标在由当前分块派生的特征图上内部计算

5.3 两个核心模块

Polar Block 与 Polar-Scan SS2D:Polar Block 建立在视觉状态空间块(VSS block)之上,主要改动是把其选择性扫描操作替换为 Polar-Scan SS2D。后者在传统方向扫描之外,引入两种基于极坐标的扫描顺序。对尺寸为 H×W 的特征图,位置 (i,j) 的局部极坐标定义为:

r_{i,j} = sqrt((i - c_h)^2 + (j - c_w)^2)
θ_{i,j} = atan2(i - c_h, j - c_w)

其中 c_h = ⌊H/2⌋、c_w = ⌊W/2⌋ 为特征图中心。设 L = H·W,两种扫描的极坐标得分(polar score)为:

q_RO(i,j) =  (L+1)·r_{i,j} + λ_θ·(θ_{i,j} + π)
q_RI(i,j) = -(L+1)·r_{i,j} + λ_θ·(θ_{i,j} + π)

其中 λ_θ = 10 在所有实验中固定。按得分排序空间位置即得 Radial Out(径向向外) 与 Radial In(径向向内) 两种排列。径向项符号相反,使两种扫描的主导径向顺序相反;角度项共同决定每条极坐标序列内的遍历次序。完整扫描集合为:

S = { s_H, s_V, s_MD, s_AD, s_RO, s_RI }

即水平、垂直、主对角、副对角四条传统方向扫描,加径向向外、径向向内两条极坐标扫描,共六条。每条扫描路径由对应的选择性状态空间参数处理,再经逆排列还原到原始空间布局,六张还原后的特征图直接求和聚合为 Polar-Scan SS2D 的输出。

Dynamic FOV Gating:作为辅助空间调制模块,只作用在编码器-解码器瓶颈处。它构造一个归一化极坐标网格,与瓶颈特征拼接后经两层 3×3 卷积(带 GroupNorm 与 ReLU)生成内容自适应的软掩码 M_soft;同时定义一个固定径向支撑硬掩码:

M_hard(i,j) = I(r̃_{i,j} ≤ τ),  τ = 1.15

两者逐元素相乘得到门控瓶颈特征 F_out = F ⊙ M_soft ⊙ M_hard。软掩码提供特征相关的加权,硬掩码施加固定的径向约束。两个掩码都是空间性的、跨通道共享。

损失函数:由于标注是软概率图,采用软 Dice 损失与均方误差的复合损失(各占一半权重),软 Dice 项促进空间重叠,MSE 提供连续标注的逐像素监督。

5.4 分割结果(Table II)

受试者级五折交叉验证下的定量对比如下(均值 ± 标准差,最优加粗、次优下划线):

架构族 模型 Dice (%) IoU (%) Soft Dice (%) clDice (%) MAE Brier
CNN U-Net 87.78 ± 1.49 78.80 ± 2.18 83.31 ± 1.44 90.76 ± 1.19 0.0288 ± 0.0027 0.0166 ± 0.0022
CNN UNet++ 88.92 ± 0.95 80.68 ± 1.36 85.07 ± 0.86 91.47 ± 0.94 0.0265 ± 0.0014 0.0158 ± 0.0013
CNN R2U-Net 85.97 ± 1.73 75.98 ± 2.80 82.40 ± 1.58 88.18 ± 2.00 0.0337 ± 0.0039 0.0219 ± 0.0030
Transformer Swin-UNet 89.04 ± 0.64 80.90 ± 0.79 85.34 ± 0.59 90.96 ± 0.84 0.0269 ± 0.0010 0.0168 ± 0.0010
Transformer H2Former 88.02 ± 1.02 79.17 ± 1.45 82.44 ± 2.02 91.42 ± 1.09 0.0283 ± 0.0030 0.0146 ± 0.0017
Mamba VM-UNet 89.37 ± 0.53 81.45 ± 0.59 85.61 ± 0.52 91.59 ± 0.72 0.0265 ± 0.0010 0.0163 ± 0.0010
Mamba AC-MambaSeg 88.49 ± 1.32 79.97 ± 1.91 75.76 ± 4.29 90.95 ± 1.20 0.0464 ± 0.0103 0.0156 ± 0.0021
Mamba PG-Mamba 89.81 ± 0.92 82.20 ± 1.23 85.99 ± 0.82 91.97 ± 1.01 0.0257 ± 0.0015 0.0156 ± 0.0015

读表要点:

  1. PG-Mamba 在六项指标中拿下五项最优(Dice、IoU、Soft Dice、clDice、MAE)。
  2. 唯一例外是 Brier 分数:H2Former 取得最低值 0.0146,PG-Mamba 与 AC-MambaSeg 并列次低 0.0156。这说明"概率最校准"的桂冠并不属于 PG-Mamba。
  3. 对最强整体基线 VM-UNet 的提升幅度不大:五折平均 Dice 仅高 0.44 个百分点,clDice 高 0.38 个百分点。论文对此并不讳言,用 “modest in magnitude” 描述。
  4. 眼级配对 Wilcoxon 符号秩检验(合并五次测试预测,n=206 眼)显示,PG-Mamba 与 VM-UNet 在 Dice、IoU、Soft Dice、MAE、Brier、clDice 上均有差异(均 p < 10⁻¹²);与其余基线在重叠、拓扑指标以及 Soft Dice、MAE 上显著(均 p < 10⁻³)。例外仍集中于 Brier:H2Former 更优(p = 5×10⁻⁴),AC-MambaSeg 与 PG-Mamba 差异不显著。
  5. 概率层指标提供互补信息:AC-MambaSeg 的 Brier 与 PG-Mamba 相当,但 Soft Dice 明显更低、MAE 明显更高;H2Former 的 Brier 最低,但重叠与拓扑不如 PG-Mamba。单看 Brier 不足以刻画稀疏前景下与连续血管标注的一致性。

5.5 消融(Table III)

在相同协议下逐步拆解两个模块的贡献:

配置 Dice (%) clDice (%) Brier
VM-UNet(参照) 89.37 ± 0.53 91.59 ± 0.72 0.0163 ± 0.0010
− Polar(− Gate,四方向) 89.43 ± 1.01 91.54 ± 1.21 0.0162 ± 0.0018
− Gate(六方向,无门控) 89.67 ± 0.93 91.73 ± 1.13 0.0158 ± 0.0016
PG-Mamba(完整) 89.81 ± 0.92 91.97 ± 1.01 0.0156 ± 0.0015
  • 极坐标扫描的作用:加入径向向外、径向向内两个分支(−Polar → −Gate)使五折平均 Dice 从 89.43% 升至 89.67%,clDice 从 91.54% 升至 91.73%,Brier 从 0.0162 降至 0.0158。眼级配对分析支持 Dice 的提升(p = 1.3×10⁻⁷)。
  • Dynamic FOV Gating 的作用:在六方向配置上加门控(−Gate → 完整)进一步把 Dice 从 89.67% 升至 89.81%、clDice 从 91.73% 升至 91.97%,Brier 从 0.0158 降至 0.0156。Dice(p = 1.2×10⁻⁵)与 clDice(p = 1.1×10⁻⁷)的提升在眼级配对分析中均显著。
  • 受控消融呈现"四方向 → 六方向极坐标 → 完整 PG-Mamba"的逐级提升,支持两个模块的互补贡献;完整模型在受控 PG-Mamba 配置中取得最佳 Dice、clDice 与 Brier。

论文提醒:−Polar 配置接近但不完全等同于官方 VM-UNet 实现,故参照行与受控行存在细微差异,比较应限于受控 PG-Mamba 块内。

5.6 下游血管量化分析(Table 结果见 Fig. 3)

分割好不好,最终要看它导出的临床量化指标准不准。论文从每个二值化预测与其对应的"标注导出参考"中提取四项互补测量:

  • 血管密度 VD:有效成像区内血管像素占比
  • 分形维数 FD:有效视野内盒计数法估计
  • 归一化血管长度密度 VLD:骨架化血管像素数 / 每 10³ 视野像素
  • 归一化连通域计数 NCC:8-连通分量数 / 每 10⁵ 视野像素,作为连通性敏感代理

预测与软标注均以固定阈值 0.5 二值化后提取测量。对每只眼计算预测导出值与标注导出值之间的绝对误差,并将 PG-Mamba 与 U-Net、R2U-Net、VM-UNet 做眼级配对 Wilcoxon 检验,对 12 项血管测量比较施加 Holm 校正。

结果:PG-Mamba 在 VD、FD、VLD 三项取得最低中位绝对误差,分别为 0.0081、0.0109、1.3414;对应地,U-Net 为 0.0095、0.0121、1.5393,R2U-Net 为 0.0160、0.0256、3.3652,VM-UNet 为 0.0096、0.0121、1.5606。这三项上,PG-Mamba 与各对比模型的配对绝对误差差异在 Holm 校正后均显著(p_Holm < 0.05)。

NCC 呈现不同模式:PG-Mamba 中位绝对误差 9.2508,而 U-Net 为 7.9610、R2U-Net 为 10.0523、VM-UNet 为 7.7960。配对分析显示,PG-Mamba 的 NCC 误差显著低于 R2U-Net(p_Holm < 0.001),但显著高于 U-Net(p_Holm < 0.01)与 VM-UNet(p_Holm < 0.001)。即 PG-Mamba 在 VD/FD/VLD 的优势并未均匀延伸到这一连通性敏感指标。

论文对此的解释是:不同血管测量对分割的不同性质敏感——VD 主要反映分割出的血管面积,FD 概括几何复杂度,VLD 依赖骨架化血管网络的延展程度,而 NCC 对小的断开区域与局部断裂特别敏感(连通性的变化会直接改变检测到的分量数)。因此,"分割性能提升"可以伴随多项下游测量误差下降,但不必然意味着每个连通性敏感量都更优。论文还特意声明:该分析评估的是与标注导出参考的一致性,不应被解读为对临床测量准确性的独立验证。

5.7 PG-Mamba 设计取舍的深层解读

把 PG-Mamba 的设计拆开看,有几处值得单独说明的工程判断。

为什么是"极坐标"而不是更多方向扫描? 传统方向扫描(水平/垂直/对角)本质上是在笛卡尔坐标系里做四组线性遍历。要提升覆盖,最直接的做法是加更多方向(如 8 方向、16 方向),但边际收益递减,且每个方向都增加计算开销。论文的洞察是换坐标系——视网膜血管从视盘向外呈辐射状,径向与角向才是这个解剖结构的"自然坐标系"。两种极坐标扫描(向外、向内)各覆盖一个径向遍历顺序,用最小的扫描数增量(4→6)捕捉了血管的辐射先验。

为什么极坐标扫描的角项系数 λ_θ 固定为 10? λ_θ 控制径向项与角项在排序得分中的相对权重。由于径向项乘了 (L+1)(L=H·W,数值很大),λ_θ=10 实际上让径向成为主导、角度作为同半径内的次级排序依据。固定而非学习这个系数,是为了保持扫描构造的确定性与可复现性,避免引入额外超参。论文在局限性中承认这是"固定极坐标扫描构造",并建议未来研究更自适应的扫描顺序策略。

为什么 Dynamic FOV Gating 只在瓶颈? 瓶颈层特征分辨率最低但感受野最大,是施加"全局视野约束"最经济的层级。该模块的硬掩码是固定径向支撑 M_hard(i,j)=I(r̃ ≤ 1.15),本质上是在瓶颈处告诉网络"关注视野中心区域的特征"——这与超广视野图像中心清晰、周边质量下降的成像特性吻合。论文承认"只用在瓶颈",并将多尺度空间调制列为未来工作。

为什么损失是软 Dice + MSE 而不是纯 Dice? 因为标注是连续的。纯 Dice 需要阈值化,会丢弃软标签的连续信息;软 Dice 直接作用于概率图,MSE 补充逐像素的连续监督。两者各占一半权重,是在"区域重叠"与"像素级精度"之间取平衡。

参数量与算力门槛。 论文未给出 PG-Mamba 的参数量/FLOPs 硬数字(本条目按实核,不臆造),但给出了训练配置:单张 RTX 3090,512×512 分块。这说明模型规模落在消费级高端 GPU 可训练范围内——对复现者是一个实用信号。

5.8 PG-Mamba 在 Mamba 医学分割谱系中的定位

PG-Mamba 并非凭空出现,它站在 Mamba 医学分割的方法链上:

前作/同类 关键贡献 与 PG-Mamba 的关系
Mamba (Gu & Dao, COLM 2024) 输入依赖的选择性状态空间建模,线性复杂度长序列处理 PG-Mamba 的算子基础
VMamba 把 Mamba 扩展到视觉(VSS block + 二维选择性扫描) PG-Mamba 的 Polar Block 建立在其 VSS block 之上
VM-UNet 把视觉状态空间块嵌入 U 形医学分割框架 PG-Mamba 的直接对标基线之一
SegMamba 多方向状态空间建模用于医学分割 同属"扫描顺序"探索方向
LocalMamba 窗口化选择性扫描 + 跨层扫描配置搜索 共同论点:串行化顺序是重要设计选择
PG-Mamba(本文) 在方向扫描外加两种极坐标扫描 + 瓶颈门控,面向超广视野 OCTA —

定位的关键差异在于领域特异性:LocalMamba 等在自然图像/通用医学分割上做扫描配置的自动搜索,而 PG-Mamba 明确针对具有辐射状血管先验的超广视野 OCTA,把解剖学先验(血管从视盘辐射)直接编码进扫描顺序的构造中。这是一种"用手工几何先验替代自动搜索"的设计哲学——代价是泛化到非辐射状结构时优势可能消失,收益是在目标域上以极小代价(Dice +0.44 pp)获得一致改进。

必须强调:论文自己也承认这个改进"modest in magnitude"(幅度不大)。PG-Mamba 的价值更多在于展示了一条可复用的思路(用解剖先验设计扫描顺序),而非宣称一个碾压性的 SOTA。研究者若要在此基础上继续,最自然的延展是"自适应扫描"——让网络自己学习最优的扫描排序,而非固定极坐标构造。

5.9 评测协议的方法学要点

官方评测协议中有几处方法学细节值得单独拎出,因为它们直接影响结果的解读。

配对检验的粒度与局限。 论文报告两类检验:眼级配对 Wilcoxon(n=206)与受试者级敏感性分析。眼级检验把同一受试者的双眼视为独立样本,但双眼高度相关——论文明确指出"these eye-level tests do not fully account for bilateral correlation",因此把眼级的极小 p 值(如 p<10⁻¹²)不应解读为存在巨大实际效应的证据,受试者级分析是作为敏感性检查而非主结论。这一自省式声明是读这组数字的重要前提。

Holm 校正的使用。 血管量化部分涉及 12 项比较(4 测量 × 3 对比模型),论文施加 Holm 校正控制族错误率,而非直接报原始 p 值。引用显著时应注明是校正后(p_Holm)还是校正前。

阈值固定为 0.5,不做模型特定调优。 这是一个刻意的公平性约束——若允许每个模型自选最优阈值,Dice 等二值指标会被人为抬高且不可比。固定阈值牺牲了各模型的最优二值表现,换来的是可比性。

软标签监督对所有方法一致。 所有对比方法用同一套复合损失训练,意味着软标签带来的收益被平均分配给了所有方法,模型间的差异反映的是架构而非"是否用了软标签"。这一点在解读"软标签有用"时必须厘清——论文没有做"软标签 vs 硬标签"的对照实验,因此不能据此断言软标签相比硬标签在 WOIVES 上有多少提升(这会是一个值得补做的消融)。

推断策略统一。 全分辨率推断统一用 512×512 滑窗 + 50% 重叠 + 概率平均,避免不同模型因推断策略不同而产生差异。

§6 获取、许可与版本链

6.1 三处官方落脚点

WOIVES 没有单一门户,而是把"数据、许可、代码"分摊在三处,研究者需要分别取用:

落脚点 地址 内容 许可
Zenodo(数据) https://doi.org/10.5281/zenodo.21904672 WOIVES_v1.0.zip(约 2.4 GB)、README.md、LICENSE.txt CC BY 4.0
arXiv(论文) https://arxiv.org/abs/2609.12574 数据集论文预印本(v1,2026-09-11) arXiv 默认非独占许可
GitHub(代码) https://github.com/syb1234567/PG-Mamba PG-Mamba 训练/评测代码 Apache-2.0

三处的许可彼此独立:数据的 CC BY 4.0 只约束数据本身,不自动延伸到代码(Apache-2.0)与论文文本(arXiv 许可)。若你要把 PG-Mamba 代码作为对照基线纳入自己的流水线,需另行遵守 Apache-2.0 的署名与变更说明要求。

6.2 下载与校验流程

标准取用步骤如下:

  1. 打开 Zenodo 记录页 10.5281/zenodo.21904672,在 Files 区块确认三个文件:WOIVES_v1.0.zip、README.md、LICENSE.txt。
  2. 下载 zip(约 2.4 GB)。不要只下载 README——数据本体在 zip 内。
  3. 解压后先读根目录 README.md,其中第 13 节写明许可,第 4 节写明目录布局与命名规则。
  4. 按 README 的文件清单核对:主任务 206 对(图像 + 软标签),辅助模态数量因模态而异(见 §2.4),不要假定"每眼八个模态齐全"。
  5. 使用前先做一次随机抽样目视检查:软标签必须是灰度图而非二值图(详见 6.4)。

6.3 版本链与引用规范

当前为 v1.0.0(Published 2026-08-12),Zenodo 概念 DOI 指向该数据集族,版本 DOI 指向 v1.0.0 快照。论文 arXiv 为 v1(2026-09-11),状态是"Submitted to IEEE JBHI, Under review"——即尚未通过同行评审。

因此引用时建议双引:正文引用论文预印本用于方法描述,数据可用性声明引用 Zenodo 版本 DOI 并注明版本号(v1.0.0)与访问日期。若日后出现 v1.1 或 v2,务必在论文中写明具体版本:软标签类数据集一旦修订标注,旧版与新版结果不可直接横比。

6.4 使用前必做的一致性检查

软概率标注是 WOIVES 最大的特色,也是最容易被误用之处。进入流水线前,请至少完成以下检查:

  • 确认标签是概率而非掩膜:读入一张 _R.png,观察唯一值数量。若只有 {0, 255} 两值,说明你误下了某个二值化派生文件或做了错误转换。
  • 确认归一化约定:按 README,标签以 uint8 存储、取值范围 [0, 255],像素值除以 255 得到 [0,1] 的概率。若直接按二值掩膜训练,会丢失不确定性信息。
  • 确认划分是按受试者而非按眼:五折划分文件中的每折记录含 total_eyes 与 total_subjects,同一受试者的双眼必须落在同一折,否则会因双眼相关性造成指标虚高。
  • 确认评估用软标签指标:论文同时报告 Dice/IoU(阈值化后)与 Soft Dice / Brier(直接对概率),若你只报告 Dice,将无法与论文的软标签承诺对上。

6.5 已知的获取障碍与替代路径

  • 主站访问:Zenodo 记录页偶发风控(HTTP 403 “unusual traffic”),重试或更换网络环境即可;文件直链与预览页通常可用。
  • 镜像:HuggingFace 主站在受限网络中不可达,若有基于 WOIVES 的 HF 派生镜像,请改走 hf-mirror.com 镜像域名。
  • 仅需代码时:GitHub 仓库 syb1234567/PG-Mamba 与数据相互独立,可单独克隆。

§7 生态位与影响

7.1 它填补了什么空白

在 WOIVES 出现之前,公开 OCTA 血管分割数据集普遍停留在 3×3 mm² 到 12×12 mm² 的小视场(见表 I:OCTA-500 为 6×6 mm²、ROSE-1/ROSE-2 为 3×3 mm²、DRAC 为 12×12 mm²)。小视场意味着:

  • 视盘与黄斑难以同时入画,周边视网膜血管形态(对糖尿病视网膜病变、视网膜静脉阻塞等的外周改变敏感)被系统性遗漏;
  • 模型的感受野内缺少大尺度血管弓结构,学到的更多是局部纹理而非全局血管拓扑;
  • 跨设备、跨视场的泛化性无法被评估,因为没有第二个视场尺度可比。

WOIVES 的 24×20 mm²(480 mm²,约 120°) 超广视野把这个尺度提高了一个数量级,且配以扫频源(swept-source)成像与软概率标注,这两个属性在既有公开 OCTA 数据集中都不常见。它因此占据了"超广视野 + SS-OCTA + 软标注"这一组合的生态位。

7.2 与相邻数据集的定位差异

相对 OCTA-500(库内 rid 341):OCTA-500 是 6×6 mm² 视场、500 眼规模、以二值掩膜为主,覆盖多任务(分割 + 疾病分类);WOIVES 视场大一个数量级但规模仅 206 眼,任务聚焦于血管分割与下游量化。两者不是大小关系,而是不同设计取舍:一个以规模与多任务取胜,一个以视场与标注形式取胜。强行合并两者做"更大训练集"会引入视场分布偏移。

相对 OCTA-25K(库内 rid 859):OCTA-25K 的定位是规模导向(具体视场与规模以该条目为准),靠大数据量支撑自监督或预训练;WOIVES 的 206 眼在数量上完全无法与之相比,它的价值在标注质量与视野尺度,适合作为高置信评测集或超广视野迁移的验证端,而非预训练语料。

相对 ROSE-1/ROSE-2 与 DRAC:这三者均为小视场、且(如表 I 所示)以图像或眼科数计而非以眼计,指标口径与 WOIVES 不可直接对齐。

7.3 可能催生的下游方向

  • 超广视野血管拓扑建模:480 mm² 视野让"血管弓整体形态""周边血管密度梯度"成为可学习的对象,可能推动图神经网络 / 拓扑感知损失在这类数据上的应用。
  • 不确定性感知分割:软标签天然支持概率输出校准、Brier 分数、置信度阈值调优等研究,这是二值掩膜数据集无法开展的。
  • 跨视场迁移:以 OCTA-500 等小视场数据预训练、以 WOIVES 微调(或反向),是检验尺度泛化性的天然实验设计。
  • 多模态对齐:WOIVES 附带 CFP、SLO、深层/全层 OCTA 等辅助模态,为"眼底彩照 ↔ OCTA 血管"的跨模态配准与生成提供了配对样本。

7.4 需要克制的地方

  • 论文明确声明血管量化分析评估的是与标注导出参考的一致性,不是临床测量准确性的独立验证。任何以 WOIVES 为据宣称"AI 测量达到临床精度"的说法都超出了论文支持范围。
  • 单中心、单设备(TowardPi)、队列以近视与高度近视为主的构成,意味着其分布代表性有限,迁移到其他设备或其他人群时需要重新验证。
  • 206 眼的规模在深度学习中偏小,评测结果的方差较大(论文已用五折与 Wilcoxon 检验缓解,但样本量本身无法改变)。

§8 方法学启示

8.1 软概率标注:把"标注歧义"变成可学习的信号

血管边界在 OCTA 上并非一条数学曲线——不同医师对同一根细血管是否"算血管"的判断可以不同。传统做法是让多位标注者投票后二值化,把分歧抹掉;WOIVES 的做法是保留分歧,把 5 名初级医师各自的概率图平均成一张软标签,再交 2 名高级专家复核修正。

这一设计有三层意义:

  1. 保留不确定性:软标签在血管边界附近呈现中间灰度,直接编码了"这里医师们没把握"的信息。
  2. 降低个体标注偏差:平均操作天然平滑了个别标注者的系统性偏移。
  3. 改变评估范式:可以用 Soft Dice / Brier 直接评价概率输出的质量,而不必先做一轮阈值化——阈值化本身就是一次信息损失。

代价是:使用者必须理解软标签的读写约定(见 6.4),且无法直接获得一份"标准二值金标准"——需要自己设定阈值,而阈值选择会影响所有二值指标。

8.2 小样本高成本场景下的流水线设计

WOIVES 的标注流水线是"AI 辅助 + 多人并行 + 专家精修"的组合,而非传统的"多人独立标注 + 一致性仲裁"。这个选择值得单独拎出来讨论:

  • AI 辅助(SAM-OCTA 出初稿)把标注者的操作从"逐像素勾画"降到"给提示、修边界",人力成本数量级下降;
  • 多人并行(5 名医师)保证初稿经多数融合,抵消单模型的系统性错误;
  • 专家精修(2 名高级专家)把最贵的人力只花在最需要经验的地方。

这三个环节缺一不可:去掉 AI 辅助则成本回到不可承受,去掉多人则引入单点偏差,去掉专家则软标签缺乏权威锚定。对任何面临"高分辨率 + 高标注成本"的数据集建设者,这套分工都具参考价值。

8.3 评估协议:为什么必须按受试者划分

双眼数据存在强相关性(同一人的左右眼在血管形态、疾病状态上高度相似)。若按"眼"随机划分训练/测试,同一受试者的另一只眼很可能落在训练集,测试集于是"见过这个人的血管风格",指标被高估。WOIVES 采用 subject-level 五折,并在每折记录 total_eyes=206、total_subjects=152,明确以受试者为单位切分。这是一个其他眼科数据集使用者应当照搬的协议细节。

8.4 多指标报告的诚实性

WOIVES 的基准表同时报告 Dice、IoU、Soft Dice、clDice、MAE、Brier 六项,且如实标注 PG-Mamba 在 Brier 上并非最优(H2Former 更低),并在血管量化分析中如实指出 PG-Mamba 的 NCC 误差反而高于 U-Net 与 VM-UNet,同时解释原因(NCC 对局部断裂敏感,与 Dice 的提升方向不完全一致)。这种"主指标赢、副指标如实承让并给解释"的写法,比只挑赢的指标报告更接近方法学诚实,也更值得后续论文效仿。

8.5 与库内条目的方法学呼应

WOIVES 与 panda-plus 在"高成本医学标注的流水线设计"上形成呼应:panda-plus 走的是层级复核(学生标注 → 高年级复核 → 专家终审),WOIVES 走的是平行融合 + 专家精修(5 名同级医师 + AI 辅助 → 平均融合 → 2 名专家复核)。两条路线都指向同一结论:为了在专家时间有限的约束下产出可信标注,必须把"劳动密集"与"经验密集"环节分离开。二者可作为同一主题下的对照案例。

§9 与库内条目的关系

9.1 直接相邻:OCTA 血管分割家族

库内条目 rid 视场 规模 标注形态 与 WOIVES 的关系
OCTA-500 341 6×6 mm² 500 眼 二值掩膜为主 同任务(OCTA 血管分割)但小视场;可作跨视场迁移的实验对照组
OCTA-25K 859 见该条目 见该条目 见该条目 规模导向;可作预训练语料,WOIVES 作超广视野验证端
WOIVES(本条目) — 24×20 mm² 206 眼 软概率标注 首个超广视野 SS-OCTA 软标注血管分割集

三者的互链价值在于形成**"预训练 → 微调 → 高置信评测"的完整链条**:OCTA-25K 提供量,OCTA-500 提供多任务与中等视场,WOIVES 提供大视场与软标签评测。任何以其中一条为主题的分析页,都应显式链接另外两条,并写明"独立数据集"四字,避免读者误以为它们是同一数据集的不同版本。

9.2 方法学呼应:高成本医学标注流水线

库内条目 关系
panda-plus 同为"高成本医学标注 + 分级复核流水线"的范例,走层级复核路线(学生标注 → 高年级复核 → 专家终审),与 WOIVES 的平行融合路线(5 名同级医师 + SAM-OCTA → 平均融合 → 2 名专家复核)形成对照
病理分割类条目 同样面临"超高分辨率 + 逐像素标注昂贵"的约束,可类比其瓦片化与 AI 辅助策略

两条路线指向同一结论:在专家时间有限的约束下,必须把"劳动密集"环节与"经验密集"环节分离。二者可作为同一主题下的对照案例互链。

9.3 模态邻居:眼底与 OCT 家族

WOIVES 附带 CFP(彩色眼底照,63 例)与 SLO(扫描激光眼底,128 例)辅助模态,因此与任何收录眼底彩照、OCT 断层或糖尿病视网膜病变筛查的数据集都存在模态级互链点。检索库内"眼科影像"标签(VOCAB L2)下的条目即可找到候选邻居。互链的语义应明确写成"模态互补 / 可做跨模态配准",而非"同数据集"。

9.4 术语桥梁

WOIVES 引入了若干在本库其他 OCTA 条目中尚未成体系的概念,跨条目引用时建议统一术语:

  • 超广视野(ultra-widefield, UWF):本库 OCTA 条目此前多为 3×3 至 12×12 mm²;UWF 指 ≥ 约 24 mm 的视野尺度。
  • 扫频源 OCTA(SS-OCTA):相对于谱域(SD-OCTA),以可调谐激光为光源,扫描速度与穿透力更高(本集 400,000 A-scans/s)。
  • 软概率标注(soft probability annotation):本库现有 OCTA 条目普遍为二值掩膜,WOIVES 的概率标签是新的标注形态,直接支持 Soft Dice / Brier 等校准类评估。
  • Dynamic FOV Gating / Polar 扫描:PG-Mamba 首创的模块名,非通用术语,引用时应加括号说明。

9.5 互链落地建议

互链方向 建议语义 落点
WOIVES → OCTA-500 “跨视场迁移:6×6 mm² vs 24×20 mm² 的尺度差” rid 341 条目页
WOIVES → OCTA-25K “预训练语料 vs 高置信评测集” rid 859 条目页
WOIVES → panda-plus “高成本医学标注流水线:层级复核 vs 平行融合” panda-plus 条目页
反向(上述三条 → WOIVES) 在各自的"相邻数据集"章节引用本页 本页 URL

注意:互链不是合并。三者在视场、规模、标注形态上差异显著,直接混合训练会引入分布偏移,任何合并使用都必须显式声明并做域适应。

§10 避坑清单:使用 WOIVES 前必须知道的八个坑

坑 1:把 WOIVES 当成 OCTA-500 或 octa-25k 的别名/后继。 它与此前库内两条 OCTA 条目均为独立数据集——不同团队、不同采集机构、不同设备、不同规模、不同标注形态。若在检索中把三者混为一谈,会得出错误的规模/许可/视野结论(§9.3 有三源区分依据)。

坑 2:以为软标签可以直接当二值掩码用。 WOIVES v1.0 不发布官方二值真值掩码。软标签是 uint8 [0,255] 的概率图(P = 值/255)。论文评估用固定阈值 0.5,但这是论文的选择,不是数据集强制。你要做二值实验,必须自己选阈值并明确报告——否则不同论文的 Dice 数字因阈值不同而不可比。

坑 3:把 DRAC 的"174 图像"当成"174 只眼"。 论文 Table I 对 DRAC 标 “174 images‡”,脚注说明 DRAC 共 1,103 张 UW-OCTA,其病灶分割任务用 109 训练 + 65 测试,未报告受试者/眼级计数。转引该表时丢脚注会制造错误对照。

坑 4:假设 206 眼在每种模态都齐全。 只有浅层视网膜 OCTA 与软标签是 206 份。CFP 仅 63 眼、SLO 128 眼、深层/全层视网膜各 160 眼、脉络膜 171 眼、脉络膜中大型血管 137 眼。多模态实验的可用样本受最小模态数约束(若需四模态齐全,可用样本 ≤ 63 眼)。v1.0 也没有跨模态统一 manifest,只能靠同名眼标识符判断可用性。

坑 5:在 WOIVES 上自行随机划分眼级交叉验证,然后与官方基准比数字。 206 眼来自 152 人,双眼相关性强。官方用 GroupKFold 强制同人双眼同折并发布 splits/fold_split.json。自行随机划分会产生 subject leakage,指标虚高且不可比。要与官方基准对比,必须用随附 split。

坑 6:只报 Dice 就下"模型更好"的结论。 WOIVES 的对比里,Brier 最优是 H2Former(0.0146)而非 PG-Mamba;NCC 误差最优是 VM-UNet/U-Net 而非 PG-Mamba。Dice 高 ≠ 概率校准好 ≠ 连通性好 ≠ 下游量化准。引用任何"最优"结论前,必须写明是哪一层指标、在哪个口径下最优。

坑 7:把软标签当作"经校准的生物学概率"。 论文明确声明软概率图是"多标注者在每像素给定标签的加权平均、反映标注共识与分歧",不应解读为经过校准的真实生物学概率(“should not be interpreted as calibrated biological probabilities”)。把它喂给需要校准概率的下游模型时须重新校准。

坑 8:把 WOIVES 的性能当作临床有效性证据。 数据集单中心单设备采集,队列偏近视/高度近视。论文反复声明其血管测量分析是"与标注导出参考的一致性",不是临床测量准确性的独立验证。任何"模型在 WOIVES 上达 XX% 故可用于临床诊断"的推断都是越界。

坑点速记:1 撞库 / 2 软标签≠二值 / 3 DRAC 脚注 / 4 模态不齐 / 5 划分泄漏 / 6 单指标误判 / 7 软标签≠校准概率 / 8 非临床有效性。

§11 总结

11.1 三句话总结

  1. WOIVES 是首个公开的超广视野扫频源 OCTA 视网膜血管分割数据集:206 眼 / 152 人,24×20 mm²(480 mm²,OCTA-500 的 13.3 倍),面向高度近视分析,带眼轴与全深度脉络膜成像。
  2. 它的标签是概率软标签(5 名初级医师 SAM-OCTA 协同 + 2 名资深专家复核融合),不发布二值掩码,支持软标签监督与不确定性敏感评测。
  3. 它公开且易得:Zenodo CC BY 4.0 直链(2.4 GB),方法代码 Apache-2.0,配套 PG-Mamba 在六项指标中五项最优(Dice 89.81%)。

11.2 适合谁

  • 研究超广视野视网膜血管分割的团队(需要大视野、周边血管的基准)
  • 做软标签 / 不确定性感知分割 / 概率校准的方法研究者(这是它的独门数据)
  • 研究高度近视相关血管改变与眼轴关系的临床研究者(需要眼轴 + 血管的双维数据)
  • 需要公开直链、无申请门槛的复现基准的开发者

11.3 不适合谁

  • 需要现成二值血管掩码直接训练的研究者(WOIVES 不给,得自己阈值化)
  • 需要多中心、多设备泛化评估的研究者(WOIVES 单中心单设备)
  • 需要深层/脉络膜血管标注的研究者(当前只有浅层视网膜)
  • 需要患病率估计的流行病学研究者(队列屈光分布偏斜)

11.4 30 秒决策卡

你的需求 WOIVES 是否合适
大视野(>12×12 mm²)血管分割基准 ✅ 库内最大(480 mm²)
软标签 / 概率标注 ✅ 独一份
二值血管掩码 ❌ 需自行阈值化
眼轴与血管联合分析 ✅ 177 眼有完整生物测量
深层/脉络膜血管标注 ❌ 仅浅层视网膜
多中心 / 多设备泛化 ❌ 单中心单设备
零门槛公开直链 ✅ CC BY 4.0,2.4 GB
临床有效性验证 ❌ 研究数据集,非诊断系统

FAQ(高频问答 20 问)

A. 基础认知

1. WOIVES 这个名字怎么读?是什么意思?
读作"沃维斯"。全称首字母缩略:Widefield swept-source OCTA Image dataset based on VEssel Segmentation(面向血管分割的超广视野扫频源 OCTA 图像数据集)。

2. 它和 OCTA-500、ROSE、DRAC 有什么本质区别?
四条:(1) 视野最大(480 mm²,13.3× OCTA-500、3.3× DRAC);(2) 唯一用软概率血管标注;(3) 疾病焦点是高度近视(其余为 DR/AMD/AD);(4) 唯一提供眼轴与全深度脉络膜成像。

3. 它是挑战赛数据集吗?
不是。WOIVES 是公开发布的基准数据集,没有配套竞赛,但随附官方五折 split 供标准化评测。

4. "206 眼 / 152 人"和"177 眼 / 130 人"是什么关系?
嵌套关系。206 眼 / 152 人是完整成像队列(全部有分割标注);177 眼 / 130 人在其内,另有完整眼科生物测量元数据。剩余 29 眼保留在元数据表中但生物测量字段缺失。

5. 图像是什么设备拍的?
图湃医疗(TowardPi Medical Technology,中国)的扫频源 OCTA(SS-OCTA),单次采集 24×20 mm²,A-scan 速度 40 万次/秒,轴向 3.8 µm / 横向 10 µm。

B. 数据与获取

6. 怎么下载?
Zenodo 公开直链:DOI 10.5281/zenodo.21904672。整包 WOIVES_v1.0.zip 约 2.4 GB,另有独立 LICENSE.txt 与 README.md。

7. 需要申请或付费吗?
不需要。数据公开直链、无 gated 限制、CC BY 4.0(许可允许含商业在内的重用),只需署名。

8. 许可具体是什么?
数据集 CC BY 4.0(Creative Commons Attribution 4.0 International);代码 Apache-2.0;论文 arXiv perpetual non-exclusive license。注意数据许可不含 NC 限制,允许商业使用。

9. 图像是原始导出还是有预处理?
发布的 OCTA 是设备导出的原始 1536×1280 PNG,不含模型专用的缩放、归一化、分块预处理——这些属于下游处理。

10. 有官方二值掩码吗?
没有。v1.0 只发布概率软标签(uint8 [0,255] → 概率 = 值/255),不含二值真值掩码。

C. 标注与技术

11. 软标签怎么读?
P = 像素值/255。P≈1 高置信血管,P≈0 背景,中间值代表边界不确定性。论文评估用固定阈值 0.5 二值化。

12. 谁标的?可靠吗?
两阶段:5 名初级眼科医师用 SAM-OCTA 各自标注后像素平均融合;2 名五年以上经验资深专家复核精修。SAM-OCTA 是辅助工具,人工全程把关。

13. 为什么用软标签不用硬掩码?
超广视野周边血管最细、信噪比最低,边界本质模糊,多位标注者会分歧。软标签保留这种分歧(P∈(0,1)),而非用硬阈值抹平。论文还援引 SoftSeg 等证据说明软标签训练能改善概率校准与小结构敏感性。

14. 标注覆盖哪些层?
仅浅层视网膜 OCTA(内界膜到外丛状层)。深层视网膜、脉络膜无血管分割标注。

15. 软标签是"真实生物学概率"吗?
不是。它是多标注者共识信息,论文明确声明不应解读为经校准的真实生物学概率。

D. 基准与结果

16. 官方评测协议是什么?
受试者级五折交叉验证(GroupKFold,seed=0),划分文件 splits/fold_split.json,同一受试者双眼必同折,防 subject leakage。

17. 有哪些指标?
三层:重叠(Dice、IoU)、概率(Soft Dice、MAE、Brier)、拓扑(clDice);另有下游血管量化(VD、FD、VLD、NCC)。

18. PG-Mamba 成绩如何?
Dice 89.81%、IoU 82.20%、Soft Dice 85.99%、clDice 91.97%、MAE 0.0257——六项中五项最优。唯 Brier 被 H2Former 以 0.0146 拿下最低。

19. PG-Mamba 的核心创新是什么?
两点:Polar-Scan SS2D(在传统四方向扫描外加 Radial Out / Radial In 两种极坐标扫描顺序,共六条)与 Dynamic FOV Gating(瓶颈处的软掩码 × 固定径向硬掩码,τ=1.15)。

20. 提升幅度大吗?
不大。相对最强基线 VM-UNet,Dice 仅 +0.44 个百分点。论文用 “modest but consistent” 描述,强调改进是小而一致的,而非大幅领先。

事实清单(硬事实 30 条)

  1. 全称首字母:Widefield swept-source OCTA Image dataset based on Vessel Segmentation
  2. 采集机构:深圳市眼科医院
  3. 采集时间:2023 年 4—12 月
  4. 伦理批号:2024KYPJ012
  5. 成像队列:206 眼 / 152 受试者
  6. 临床特征子集:177 眼 / 130 受试者
  7. 单次采集视野:24 × 20 mm²(480 mm²)
  8. 视野角度:约 120° 广角眼底
  9. 图像尺寸:1536 × 1280 px
  10. 相对面积:13.3× OCTA-500(36 mm²)、3.3× DRAC(144 mm²)
  11. 成像设备:TowardPi(图湃医疗)扫频源 OCTA
  12. A-scan 速度:400,000 scans/s
  13. 轴向分辨率:3.8 µm
  14. 横向分辨率:10 µm
  15. 屈光分组:正视 [+2.0, −0.25] D / 近视 ≤ −0.5 D / 高度近视 ≤ −6.0 D
  16. 标注者:5 名初级眼科医师 + 2 名 >5 年资深专家
  17. 辅助模型:SAM-OCTA
  18. 融合方式:5 张二值掩码像素平均
  19. 软标签格式:PNG / uint8 / [0,255] → P = 值/255
  20. 无官方二值掩码(v1.0)
  21. 主指标阈值:0.5
  22. 交叉验证:受试者级五折,GroupKFold,seed=0
  23. 折内眼数(Train/Val/Test):135/29/42、136/29/41、136/29/41、137/28/41、136/29/41
  24. PG-Mamba Dice:89.81 ± 0.92%
  25. PG-Mamba IoU:82.20 ± 1.23%
  26. PG-Mamba Soft Dice:85.99 ± 0.82%
  27. PG-Mamba clDice:91.97 ± 1.01%
  28. PG-Mamba MAE:0.0257 ± 0.0015
  29. PG-Mamba Brier:0.0156 ± 0.0015(H2Former 最低 0.0146)
  30. 数据集许可:CC BY 4.0;代码 Apache-2.0;DOI 10.5281/zenodo.21904672

术语表(24 条)

缩写/术语 全称 中文
OCTA Optical Coherence Tomography Angiography 光学相干断层血管成像
SS-OCTA Swept-Source OCTA 扫频源 OCTA
SD-OCT Spectral-Domain OCT 谱域 OCT
UWF Ultra-Widefield 超广视野
FOV Field of View 视野
VD Vessel Density 血管密度
VLD Vessel Length Density 血管长度密度
FD Fractal Dimension 分形维数
NCC Normalized Connected-Component Count 归一化连通域计数
clDice Centerline Dice 中心线 Dice
MAE Mean Absolute Error 平均绝对误差
Brier score — 布里尔分数(概率校准评分)
SE Spherical Equivalent 球镜等效
IOP Intraocular Pressure 眼压
CCT Central Corneal Thickness 中央角膜厚度
AL Axial Length 眼轴
CFP Color Fundus Photography 彩色眼底照相
SLO Scanning Laser Ophthalmoscopy 扫描激光检眼镜
SAM Segment Anything Model 分割一切模型
SSM State Space Model 状态空间模型
SS2D 2D Selective Scan 二维选择性扫描
PG-Mamba Polar-Gated Mamba 极坐标门控 Mamba
GroupKFold — 分组 K 折(防同组泄漏)
DAIMS Discoverability/Accessibility/Interoperability/Metadata/Sustainability 数据可发现/可访问/可互操作/元数据/可持续

附录

附录 A:条目信息速查卡

项 值
slug woives-octa
官方全称 WOIVES: An Ultra-Widefield Swept-Source OCTA Dataset for Retinal Vessel Segmentation
论文 arXiv:2609.12574(cs.CV,2026-09-11 v1,投稿 IEEE JBHI 审稿中)
数据 DOI 10.5281/zenodo.21904672(v1.0.0,2026-08-12)
代码 https://github.com/syb1234567/PG-Mamba(Apache-2.0)
规模 206 眼 / 152 人(子集 177 眼 / 130 人)
许可 数据 CC BY 4.0 / 代码 Apache-2.0
category_tags 医学影像、眼科影像、医学图像分割、评测基准
抓取时点 2026-10-07

附录 B:DAIMS 评估全表

维度 等级 说明
Discoverability(可发现性) ✅ 高 arXiv + Zenodo + GitHub 三处可检索;全称首字母拆解明确;DOI 可解析
Accessibility(可访问性) ✅ 高 Zenodo 公开直链、无需申请、CC BY 4.0;2.4 GB 单包;代码公开克隆
Interoperability(可互操作性) ⚠️ 中 图像 PNG、元数据 CSV、划分 JSON——格式通用;但无跨模态统一 manifest,多模态对齐需靠文件名推断
Metadata(元数据) ✅ 高 18.1 kB README 详尽(结构/命名/软标签格式/划分/伦理/许可/局限);participants.csv + eye_metadata.csv + data_dictionary.csv 三级元数据
Sustainability(可持续性) ✅ 高 Zenodo 长期归档(DOI 持久化)+ GitHub 版本控制;README 承诺持续版本维护
AI-Ready 综合 ✅ 高 数据与代码均公开直链、结构良好、划分标准、文档完整;主要减分项为多模态不齐与需自行阈值化

附录 C:逐项证据链自证

事实 证据来源
206 眼 / 152 人 arXiv 摘要 + 正文 §III-D + Zenodo 页面 + README §1 四处一致
24×20 mm²(480 mm²) arXiv 正文 §III-A + Table I + Zenodo 页面
5 名初级医师 + 2 名专家 arXiv 正文 §III-C + Zenodo README §5
软标签 uint8 [0,255] Zenodo README §6(含代码示例)
无二值掩码 Zenodo README §5(“does not release a separate binary vessel-mask set”)
五折划分各折眼数 Zenodo README §10 表格
PG-Mamba 全指标 arXiv 正文 §V-B Table II
H2Former Brier 最低 arXiv 正文 §V-B 明确文字
NCC 例外 arXiv 正文 §V-D
CC BY 4.0 Zenodo README §13 + LICENSE.txt 预览正文
伦理批号 2024KYPJ012 arXiv 正文 §III-A + Zenodo README §12
GitHub Apache-2.0 GitHub API license 字段

附录 D:数据获取决策树

你要用 WOIVES 做什么?
│
├─ 血管分割(浅层视网膜)
│   ├─ 需要二值标签 → 自行选阈值(论文用 0.5)并报告,无官方二值掩码
│   └─ 用软标签训练 → 直接读 Label/mask_*.png,P = 值/255
│
├─ 多模态分析(OCTA + CFP + SLO)
│   └─ 先数最小模态:CFP 仅 63 眼 → 四模态齐全样本 ≤ 63 眼
│
├─ 高度近视 / 眼轴关联分析
│   └─ 用 177 眼临床子集(含完整生物测量),注意 29 眼字段缺失
│
└─ 与官方基准对比
    └─ 必须用 splits/fold_split.json,勿自行随机划分(防 subject leakage)

附录 E:软标签使用规范(务必遵守)

场景 正确做法 错误做法
训练监督 用连续 P∈[0,1] + 软 Dice/MSE 复合损失 直接用 [0,255] 整数当标签
二值评估 固定阈值(如 0.5)并明确报告阈值 用不同阈值取最优再对比
概率校准评估 用 Brier / 校准曲线 用 Dice 冒充校准质量
下游量化 二值化后提取 VD/FD/VLD/NCC,报告与标注参考的一致性 声称验证了临床测量准确性

附录 F:五折 split 复现骨架

import json

with open("splits/fold_split.json", "r", encoding="utf-8") as f:
    split = json.load(f)

fold0_train = split["folds"]["fold0"]["train"]
fold0_val   = split["folds"]["fold0"]["val"]
fold0_test  = split["folds"]["fold0"]["test"]

print(len(fold0_train), len(fold0_val), len(fold0_test))
# 预期 fold0: 135 29 42(其余折见 §4.1 表)

自检要点:五折 test 集合应不重不漏地覆盖全部 206 眼;任一受试者的双眼不应跨越 train/test 边界。

附录 G:软标签加载与二值化骨架

from PIL import Image
import numpy as np

# 读软标签
label = np.asarray(Image.open("Label/mask_000003_R.png"), dtype=np.float32)
prob = label / 255.0            # 概率图 [0,1]

# 二值化(论文口径阈值 0.5;若改阈值必须在论文中报告)
binary = (prob >= 0.5).astype(np.uint8)

# 三类区域统计
vessel    = (prob >= 0.99).sum()   # 确定血管
background = (prob <= 0.01).sum()  # 确定背景
uncertain = ((prob > 0.01) & (prob < 0.99)).sum()  # 不确定边界带
print(vessel, background, uncertain)

附录 H:统计指标速查

指标 口径 敏感于
Dice 二值重叠(阈值 0.5),F1 的像素版 整体重叠
IoU 二值交并比 整体重叠
Soft Dice 连续预测图 vs 软标签,不阈值化 概率层一致性
MAE 连续图逐像素绝对误差线性累加 平均偏差
Brier 概率敏感评分,重罚大幅单点误差 概率校准
clDice 骨架化中心线 Dice 血管连通性
VD 血管像素占比 分割血管面积
FD 盒计数分形维数 几何复杂度
VLD 骨架化像素 / 10³ 视野像素 骨架网络延展
NCC 8-连通分量 / 10⁵ 视野像素 小断开与局部断裂

附录 I:与库内 octa-500(rid 341)的关系声明

WOIVES 与 octa-500 是独立数据集,非别名、非版本后继、非合并视图。区分要点:

维度 octa-500 WOIVES
团队/来源 — 清华深研院 + 深圳市眼科医院
设备 SD-OCT (Optovue) SS-OCT (TowardPi)
视野 6×6 mm²(36 mm²) 24×20 mm²(480 mm²)
规模 500 眼 206 眼
标注 血管(二值) 血管(软概率)
疾病焦点 DR, AMD, CNV 高度近视
眼轴 ✗ ✓
脉络膜 ✗ 全深度

WOIVES 在论文 Table I 中把 OCTA-500 列为主要对照基准,明确以"13.3× 视野"作为差异化定位。库内后续互链时,两者应作为同族可比对象(同属视网膜血管分割)而非同一条目处理。

附录 J:PG-Mamba 与基线全表(论文 Table II 转写)

架构族 模型 Dice (%) IoU (%) Soft Dice (%) clDice (%) MAE Brier
CNN U-Net 87.78 78.80 83.31 90.76 0.0288 0.0166
CNN UNet++ 88.92 80.68 85.07 91.47 0.0265 0.0158
CNN R2U-Net 85.97 75.98 82.40 88.18 0.0337 0.0219
Transformer Swin-UNet 89.04 80.90 85.34 90.96 0.0269 0.0168
Transformer H2Former 88.02 79.17 82.44 91.42 0.0283 0.0146
Mamba VM-UNet 89.37 81.45 85.61 91.59 0.0265 0.0163
Mamba AC-MambaSeg 88.49 79.97 75.76 90.95 0.0464 0.0156
Mamba PG-Mamba 89.81 82.20 85.99 91.97 0.0257 0.0156

(上表为标准差省略版,完整 ± 标准差见 §5.4。)

附录 K:血管量化误差表(Fig. 3 数值)

测量 PG-Mamba U-Net R2U-Net VM-UNet PG-Mamba 优势
VD 0.0081 0.0095 0.0160 0.0096 最低(Holm p<0.05)
FD 0.0109 0.0121 0.0256 0.0121 最低(Holm p<0.05)
VLD 1.3414 1.5393 3.3652 1.5606 最低(Holm p<0.05)
NCC 9.2508 7.9610 10.0523 7.7960 劣于 U-Net 与 VM-UNet(Holm p<0.01/0.001)

(数值为中位绝对误差,越低越好。NCC 一列加粗为最优值所在模型。)

附录 L:双口径登记表

项 口径 A 口径 B 条目采用
视野面积 论文 24×20 mm²(480 mm²) 摘要渲染 24x20mm^2 480 mm²(三源一致)
Zenodo 创作者 Zenodo 记录 2 人(Liu/Shen) 论文 15 作者 数据引 2 人、方法引 15 人
发布时序 Zenodo 2026-08-12 arXiv 2026-09-11 分别注明
DRAC 规模 Table I"174 images" 脚注"共 1,103 张,任务用 109+65" 带脚注引用
通讯作者 论文 Peiwu Qin / Chengming Yang Zenodo README 联系人 Yibing Shen 区分"论文通讯"与"数据联系人"

附录 M:维护计划与触发点

触发条件 应更新内容
论文正式发表(IEEE JBHI 录用) 补正式卷期/DOI,替换 arXiv 口径
WOIVES 发布 v1.1+ 更新版本链、文件数、是否补统一 manifest
PG-Mamba 仓库更新 刷新 star 数、commit 时点
库内新增 ROSE/DRAC 条目 补 §9.1 家族图谱行与互链
Zenodo 记录变更 复核 DOI、文件 md5、许可

附录 N:缩写速查

缩写 全称
WOIVES Widefield swept-source OCTA Image dataset based on Vessel Segmentation
OCTA Optical Coherence Tomography Angiography
UWF Ultra-Widefield
SS-OCTA Swept-Source OCTA
PG-Mamba Polar-Gated Mamba
SAM Segment Anything Model
SS2D 2D Selective Scan
VD/VLD/FD/NCC Vessel Density / Vessel Length Density / Fractal Dimension / Normalized Connected-Component Count
clDice Centerline Dice
SE/IOP/CCT/AL Spherical Equivalent / Intraocular Pressure / Central Corneal Thickness / Axial Length
CFP/SLO Color Fundus Photography / Scanning Laser Ophthalmoscopy
DAIMS Discoverability / Accessibility / Interoperability / Metadata / Sustainability

附录 O:检索路径示范(关键词组合与查询式)

目标 推荐查询式 预期命中
论文 “WOIVES” AND (“ultra-widefield” OR “SS-OCTA”) AND “vessel segmentation” arXiv:2609.12574
数据集 site:zenodo.org WOIVES / doi:10.5281/zenodo.21904672 Zenodo 记录 21904672
代码 github.com syb1234567 PG-Mamba GitHub 仓库
团队谱系 Peiwu Qin Tsinghua Shenzhen OCTA && Chengming Yang 作者团队其他工作
同类竞品 OCTA-500 / ROSE / DRAC + retinal vessel segmentation 附录 I/papers 对照
高度近视血管 “high myopia” AND “vessel density” AND “OCTA” AND “axial length” 高度近视分析文献
反例(勿用) “woives-octa” 作为 OCTA-500 的版本/别名 无命中(坑 1)

附录 P:基于本数据集的研究检查清单(12 项)

  1. 许可核对:确认你的用途符合 CC BY 4.0(含商业),并准备署名文案。
  2. 阈值声明:任何二值实验必须写明所用阈值(论文用 0.5),否则数字不可与官方基准比。
  3. 划分使用:与官方基准对比时用 splits/fold_split.json,切勿自行随机划分。
  4. 模态核对:多模态实验先确认最小模态的可用样本数(CFP 仅 63 眼)。
  5. 软标签语义:记住软标签是共识信息,非校准生物概率;需校准概率请重新校准。
  6. 元数据完整性:用 177 眼临床子集做生物测量分析时,注意 29 眼字段缺失、勿当 0 处理。
  7. 指标分层报告:至少报重叠 + 概率 + 拓扑三层;"最优"须指明是哪层。
  8. NCC 警觉:若关注连通性,注意 PG-Mamba 在 NCC 上并非最优。
  9. Brier 警觉:Brier 最优者不是 PG-Mamba,勿一概而论。
  10. 单中心声明:任何泛化性结论必须声明单中心单设备局限。
  11. 临床边界:性能数字不等于临床有效性;血管测量是"与标注参考的一致性"。
  12. 版本存照:引用数字时注明抓取时点与版本(v1.0.0)。

尾注

本条目为 AI-Ready Wikipedia 数据集条目,生产于 2026-10-07,抓取与核验时点见附录 A。事实陈述以论文(arXiv:2609.12574)、Zenodo 记录(DOI 10.5281/zenodo.21904672)与其 README/LICENSE、GitHub 仓库(syb1234567/PG-Mamba)为源,三源互证。相机口径、DRAC 规模脚注、Zenodo 创作者与论文作者差异等原始文档细节已在坑点与附录 L 存照。条目与库内 octa-500(rid 341)、octa-25k(rid 859) 等条目互链,构成眼科 OCTA / 视网膜影像家族的完整检索面。后续维护触发点见附录 M。


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