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/2310.15952v4
• Date: Tue, 24 Sep 2024 19:33:34 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2024-11-09 09:50:02.587913
• Title: Improving Robustness and Reliability in Medical Image Classification with Latent-Guided Diffusion and Nested-Ensembles
• Title（参考訳）: ラテントガイド拡散とネストアンサンブルを用いた医用画像分類におけるロバストさと信頼性の向上
• Authors: Xing Shen, Hengguan Huang, Brennan Nichyporuk, Tal Arbel,
• Abstract要約: 深層学習は高い予測精度と不確実性推定を実現することが示されている。 テスト時の入力画像のゆがみは、パフォーマンスを著しく低下させる可能性がある。 LaDiNEは,入力画像から情報および不変潜伏変数を推定できる,新規で堅牢な確率的手法である。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 4.249986624493547
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: Ensemble deep learning has been shown to achieve high predictive accuracy and uncertainty estimation in a wide variety of medical imaging contexts. However, perturbations in the input images at test time (e.g. noise, domain shifts) can still lead to significant performance degradation, posing challenges for trustworthy clinical deployment. In order to address this, we propose LaDiNE, a novel and robust probabilistic method that is capable of inferring informative and invariant latent variables from the input images. These latent variables are then used to recover the robust predictive distribution without relying on a predefined functional-form. This results in improved (i) generalization capabilities and (ii) calibration of prediction confidence. Extensive experiments were performed on the task of disease classification based on the Tuberculosis chest X-ray and the ISIC Melanoma skin cancer datasets. Here the performance of LaDiNE was analysed under a range of challenging covariate shift conditions, where training was based on "clean" images, and unseen noisy inputs and adversarial perturbations were presented at test time. Results show that LaDiNE outperforms existing state-of-the-art baseline methods in terms of accuracy and confidence calibration. This increases the feasibility of deploying reliable medical machine learning models in real clinical settings, where accurate and trustworthy predictions are crucial for patient care and clinical decision support.
• Abstract（参考訳）: 深層学習は様々な医療画像の文脈において高い予測精度と不確実性の推定を実現することが示されている。 しかし、テスト時の入力画像(例えばノイズ、ドメインシフト)の摂動は依然として大きなパフォーマンス低下を招き、信頼できる臨床展開の課題を提起する。 そこで本研究では,入力画像から情報的および不変な潜伏変数を推定可能な,新規で堅牢な確率的手法であるLaDiNEを提案する。 これらの潜伏変数は、事前に定義された関数形式に頼ることなく、堅牢な予測分布を復元するために使用される。 この結果は改善します (i)一般化能力及び一般化能力 二 予測信頼性の校正 結核胸部X線およびISICメラノーマ皮膚癌データセットに基づく疾患分類の課題について,広範囲にわたる実験を行った。 ここでのLaDiNEの性能は、"クリーン"なイメージに基づいてトレーニングを行い、テスト時にノイズのない入力と逆方向の摂動を提示する、様々な困難な共変量シフト条件の下で分析された。 以上の結果から,LaDiNEは既存の最先端基準法よりも精度と信頼性のキャリブレーションが優れていることがわかった。 これにより、信頼性の高い医療機械学習モデルを実際の臨床現場に展開する可能性が高くなる。

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