論文の概要: Improving Robustness and Reliability in Medical Image Classification with Latent-Guided Diffusion and Nested-Ensembles

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2310.15952v1
• Date: Tue, 24 Oct 2023 15:53:07 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2023-10-25 18:00:46.734956
• Title: Improving Robustness and Reliability in Medical Image Classification with Latent-Guided Diffusion and Nested-Ensembles
• Title（参考訳）: 潜在誘導拡散とネストセンブルを用いた医用画像分類におけるロバスト性と信頼性の向上
• Authors: Xing Shen, Hengguan Huang, Brennan Nichyporuk, Tal Arbel
• Abstract要約: 本稿では,変圧器と条件拡散モデルに基づく新しい3段階アプローチを提案する。 本手法は,ロバスト性および信頼性キャリブレーションの観点から,最先端の手法により改善されていることを示す。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 4.642805070301818
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: While deep learning models have achieved remarkable success across a range of medical image analysis tasks, deployment of these models in real clinical contexts requires that they be robust to variability in the acquired images. While many methods apply predefined transformations to augment the training data to enhance test-time robustness, these transformations may not ensure the model's robustness to the diverse variability seen in patient images. In this paper, we introduce a novel three-stage approach based on transformers coupled with conditional diffusion models, with the goal of improving model robustness to the kinds of imaging variability commonly encountered in practice without the need for pre-determined data augmentation strategies. To this end, multiple image encoders first learn hierarchical feature representations to build discriminative latent spaces. Next, a reverse diffusion process, guided by the latent code, acts on an informative prior and proposes prediction candidates in a generative manner. Finally, several prediction candidates are aggregated in a bi-level aggregation protocol to produce the final output. Through extensive experiments on medical imaging benchmark datasets, we show that our method improves upon state-of-the-art methods in terms of robustness and confidence calibration. Additionally, we introduce a strategy to quantify the prediction uncertainty at the instance level, increasing their trustworthiness to clinicians using them in clinical practice.
• Abstract（参考訳）: 深層学習モデルは、様々な医療画像解析タスクにおいて顕著な成功を収めてきたが、実際の臨床状況におけるこれらのモデルの展開には、取得した画像のばらつきに対して堅牢である必要がある。 多くの方法は、トレーニングデータを拡張してテスト時の堅牢性を高めるために事前定義された変換を適用するが、これらの変換は、患者画像に見られる多様な変数に対するモデルの堅牢性を保証するものではない。 本稿では,条件付き拡散モデルと組み合わされたトランスフォーマーに基づく新しい3段階アプローチを提案する。 この目的のために、複数の画像エンコーダはまず階層的な特徴表現を学習し、識別可能な潜在空間を構築する。 次に、潜在コードに導かれる逆拡散過程が、情報的事前に作用し、予測候補を生成的手法で提案する。 最後に、予測候補を2レベル集約プロトコルに集約し、最終的な出力を生成する。 医用イメージングベンチマークデータセットの広範な実験を通じて,本手法はロバスト性と信頼性のキャリブレーションの観点から最先端の手法により改善されることを示す。 さらに, 症例レベルでの予測の不確実性を定量化し, 臨床実習における臨床医への信頼性を高める戦略を導入する。

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