論文の概要: Study on Transfer Learning Capabilities for Pneumonia Classification in
Chest-X-Rays Image
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2110.02780v1
- Date: Wed, 6 Oct 2021 14:00:18 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2021-10-07 14:15:32.821041
- Title: Study on Transfer Learning Capabilities for Pneumonia Classification in
Chest-X-Rays Image
- Title(参考訳): 胸部x線画像における肺炎分類のための転送学習能力の検討
- Authors: Danilo Avola, Andrea Bacciu, Luigi Cinque, Alessio Fagioli, Marco
Raoul Marini, Riccardo Taiello
- Abstract要約: 本研究では,トランスファーラーニングパラダイムを用いて,確立されたニューラルネットワークアーキテクチャが肺炎分類課題に及ぼす影響について検討する。
総合的な比較をするために、よく知られた12のImageNet事前訓練モデルを微調整し、健康な人の胸部X線を識別するために使用した。
実験は、合計6330枚の画像を使用して、列車、検証、テストセットに分割された。
- 参考スコア(独自算出の注目度): 11.076902397190961
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: Over the last year, the severe acute respiratory syndrome coronavirus-2
(SARS-CoV-2) and its variants have highlighted the importance of screening
tools with high diagnostic accuracy for new illnesses such as COVID-19. To that
regard, deep learning approaches have proven as effective solutions for
pneumonia classification, especially when considering chest-x-rays images.
However, this lung infection can also be caused by other viral, bacterial or
fungi pathogens. Consequently, efforts are being poured toward distinguishing
the infection source to help clinicians to diagnose the correct disease origin.
Following this tendency, this study further explores the effectiveness of
established neural network architectures on the pneumonia classification task
through the transfer learning paradigm. To present a comprehensive comparison,
12 well-known ImageNet pre-trained models were fine-tuned and used to
discriminate among chest-x-rays of healthy people, and those showing pneumonia
symptoms derived from either a viral (i.e., generic or SARS-CoV-2) or bacterial
source. Furthermore, since a common public collection distinguishing between
such categories is currently not available, two distinct datasets of
chest-x-rays images, describing the aforementioned sources, were combined and
employed to evaluate the various architectures. The experiments were performed
using a total of 6330 images split between train, validation and test sets. For
all models, common classification metrics were computed (e.g., precision,
f1-score) and most architectures obtained significant performances, reaching,
among the others, up to 84.46% average f1-score when discriminating the 4
identified classes. Moreover, confusion matrices and activation maps computed
via the Grad-CAM algorithm were also reported to present an informed discussion
on the networks classifications.
- Abstract(参考訳): 昨年、重症急性呼吸器症候群ウイルス(SARS-CoV-2)とその変異体は、新型コロナウイルスなどの新規疾患の診断精度の高いスクリーニングツールの重要性を強調した。
その意味で、深層学習アプローチは、特に胸部X線画像を考える場合、肺炎分類の有効な解決策として証明されている。
しかし、この肺感染症は、他のウイルス、細菌または真菌病原体によっても引き起こされる。
その結果、臨床医が正しい病原体の診断に役立てるために、感染源を区別する努力が注がれている。
この傾向に従い、本研究は、肺炎分類タスクにおける確立されたニューラルネットワークアーキテクチャの有効性を、トランスファー学習パラダイムを通じてさらに探究する。
本研究の包括的比較として,精細に調整し,健常者の胸部x線像と,ウイルス性肺炎(総称またはsars-cov-2)または細菌由来の肺炎像の鑑別に用いた。
さらに、これらのカテゴリを区別する共通の公開コレクションが現在利用できないため、上記のソースを記述した胸部X線画像の2つの異なるデータセットを組み合わせて、様々なアーキテクチャの評価を行った。
実験は、列車、バリデーション、テストセットを分割した合計6330枚の画像を用いて行われた。
すべてのモデルにおいて、一般的な分類基準(例えば、精度、f1スコア)が計算され、ほとんどのアーキテクチャは、4つの識別されたクラスを識別すると84.46%の平均f1スコアまで到達した。
さらに、Grad-CAMアルゴリズムを用いて計算した混乱行列とアクティベーションマップも報告し、ネットワーク分類に関する情報交換を行った。
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