論文の概要: Revisiting Fine-Tuning Strategies for Self-supervised Medical Imaging Analysis

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2307.10915v2
• Date: Thu, 16 Nov 2023 11:32:17 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2023-11-17 22:34:11.463896
• Title: Revisiting Fine-Tuning Strategies for Self-supervised Medical Imaging Analysis
• Title（参考訳）: 自己監視医用画像解析のための微調整戦略の再検討
• Authors: Muhammad Osama Khan, Yi Fang
• Abstract要約: 医用画像における自己教師あり学習のための効果的な微調整戦略を発見するための,最初の総合的研究について述べる。 エンドツーエンドファインチューニングのデファクト標準と比較すると、より浅いネットワークを微調整する最良のファインチューニング戦略は、最大5.48%の改善をもたらす。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 10.32642273841233
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: Despite the rapid progress in self-supervised learning (SSL), end-to-end fine-tuning still remains the dominant fine-tuning strategy for medical imaging analysis. However, it remains unclear whether this approach is truly optimal for effectively utilizing the pre-trained knowledge, especially considering the diverse categories of SSL that capture different types of features. In this paper, we present the first comprehensive study that discovers effective fine-tuning strategies for self-supervised learning in medical imaging. After developing strong contrastive and restorative SSL baselines that outperform SOTA methods across four diverse downstream tasks, we conduct an extensive fine-tuning analysis across multiple pre-training and fine-tuning datasets, as well as various fine-tuning dataset sizes. Contrary to the conventional wisdom of fine-tuning only the last few layers of a pre-trained network, we show that fine-tuning intermediate layers is more effective, with fine-tuning the second quarter (25-50%) of the network being optimal for contrastive SSL whereas fine-tuning the third quarter (50-75%) of the network being optimal for restorative SSL. Compared to the de-facto standard of end-to-end fine-tuning, our best fine-tuning strategy, which fine-tunes a shallower network consisting of the first three quarters (0-75%) of the pre-trained network, yields improvements of as much as 5.48%. Additionally, using these insights, we propose a simple yet effective method to leverage the complementary strengths of multiple SSL models, resulting in enhancements of up to 3.57% compared to using the best model alone. Hence, our fine-tuning strategies not only enhance the performance of individual SSL models, but also enable effective utilization of the complementary strengths offered by multiple SSL models, leading to significant improvements in self-supervised medical imaging analysis.
• Abstract（参考訳）: 自己教師付き学習(SSL)の急速な進歩にもかかわらず、医用画像解析におけるエンド・ツー・エンドの微調整戦略は依然として主流である。 しかし、この手法が訓練済みの知識を効果的に活用するのに本当に最適なのか、特に異なるタイプの特徴を捉えたSSLの多様なカテゴリを考慮すると、はっきりしない。 本稿では,医療画像における自己教師あり学習における効果的な微調整戦略を初めて発見する包括的研究を行う。 4つのダウンストリームタスクにまたがるSOTAメソッドより優れた強力なコントラスト的かつ復元的なSSLベースラインを開発した後、複数の事前トレーニングおよび微調整データセット、および様々な微調整データセットサイズにわたる広範囲な微調整分析を行う。 トレーニング済みネットワークの最後の数層のみを微調整するという従来の知恵とは対照的に、細調整中間層はより効果的であり、ネットワークの第2四半期(25-50%)は対照的なSSLに最適であるのに対して、第3四半期(50-75%)は復元SSLに最適である。 エンドツーエンドファインチューニングのデファクト標準と比較すると、トレーニング済みネットワークの最初の3/3(0-75%)からなる浅層ネットワークを微調整し、最大5.48%の改善を実現しています。 さらに,これらの知見を用いて,複数のSSLモデルの相補的強みを利用した簡易かつ効果的な手法を提案する。 したがって,個々のsslモデルの性能を向上させるだけでなく,複数のsslモデルが提供する補完的強みを効果的に活用することで,自己監視型医用画像解析の大幅な改善を実現した。

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