論文の概要: Capsule Endoscopy Multi-classification via Gated Attention and Wavelet Transformations

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2410.19363v2
• Date: Mon, 23 Dec 2024 04:32:45 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2024-12-24 15:53:23.425379
• Title: Capsule Endoscopy Multi-classification via Gated Attention and Wavelet Transformations
• Title（参考訳）: ゲート型アテンションとウェーブレット変換によるカプセル内視鏡多重分類
• Authors: Lakshmi Srinivas Panchananam, Praveen Kumar Chandaliya, Kishor Upla, Kiran Raja,
• Abstract要約: 消化管の異常は患者の健康に大きく影響を与え、タイムリーな診断が必要である。 この研究は、ビデオフレームから消化管の異常を分類するために設計された新しいモデルの開発と評価のプロセスを示す。 Omni次元のGated Attention(OGA)機構とWavelet変換技術をモデルアーキテクチャに統合することで、モデルは最も重要な領域に集中することができた。 このモデルの性能は、VGG16とResNet50の2つのベースモデルに対してベンチマークされ、胃腸の異常範囲を正確に識別し分類する能力の強化が示されている。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 1.5146068448101746
• License:
• Abstract: Abnormalities in the gastrointestinal tract significantly influence the patient's health and require a timely diagnosis for effective treatment. With such consideration, an effective automatic classification of these abnormalities from a video capsule endoscopy (VCE) frame is crucial for improvement in diagnostic workflows. The work presents the process of developing and evaluating a novel model designed to classify gastrointestinal anomalies from a VCE video frame. Integration of Omni Dimensional Gated Attention (OGA) mechanism and Wavelet transformation techniques into the model's architecture allowed the model to focus on the most critical areas in the endoscopy images, reducing noise and irrelevant features. This is particularly advantageous in capsule endoscopy, where images often contain a high degree of variability in texture and color. Wavelet transformations contributed by efficiently capturing spatial and frequency-domain information, improving feature extraction, especially for detecting subtle features from the VCE frames. Furthermore, the features extracted from the Stationary Wavelet Transform and Discrete Wavelet Transform are concatenated channel-wise to capture multiscale features, which are essential for detecting polyps, ulcerations, and bleeding. This approach improves classification accuracy on imbalanced capsule endoscopy datasets. The proposed model achieved 92.76% and 91.19% as training and validation accuracies respectively. At the same time, Training and Validation losses are 0.2057 and 0.2700. The proposed model achieved a Balanced Accuracy of 94.81%, AUC of 87.49%, F1-score of 91.11%, precision of 91.17%, recall of 91.19% and specificity of 98.44%. Additionally, the model's performance is benchmarked against two base models, VGG16 and ResNet50, demonstrating its enhanced ability to identify and classify a range of gastrointestinal abnormalities accurately.
• Abstract（参考訳）: 消化管の異常は患者の健康に大きく影響し,有効治療にはタイムリーな診断が必要である。 このような観点から,ビデオカプセル内視鏡(VCE)フレームからこれらの異常を効果的に自動分類することが診断ワークフローの改善に不可欠である。 この研究は、VCEビデオフレームから消化管の異常を分類するために設計された新しいモデルの開発と評価のプロセスを示す。 オムニ次元 Gated Attention (OGA) 機構とウェーブレット変換技術をモデルアーキテクチャに統合することで、モデルは内視鏡画像における最も重要な領域に集中することができ、ノイズや無関係な特徴を減らすことができた。 これはカプセル内視鏡において特に有利であり、画像はテクスチャや色の多様性が高い。 ウェーブレット変換は、空間および周波数領域情報を効率的に取得し、特にVCEフレームからの微妙な特徴を検出するために特徴抽出を改善した。 さらに、静止ウェーブレット変換および離散ウェーブレット変換から抽出された特徴をチャネル的に連結し、ポリープ、潰瘍、出血を検出するのに必須のマルチスケール特徴を捕捉する。 このアプローチにより、不均衡カプセル内視鏡データセットの分類精度が向上する。 提案されたモデルは、それぞれ92.76%と91.19%をトレーニングと検証の精度で達成した。 同時に、訓練と検証の損失は 0.2057 と 0.2700 である。 提案されたモデルは平衡精度94.81%、AUC87.49%、F1スコア91.11%、精度91.17%、リコール91.19%、特異度98.44%を達成した。 さらに、モデルの性能はVGG16とResNet50の2つのベースモデルに対してベンチマークされ、胃腸の異常範囲を正確に識別し分類する能力の強化が示されている。

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