論文の概要: Cluster-Level Sparse Multi-Instance Learning for Whole-Slide Images
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2509.11034v1
- Date: Sun, 14 Sep 2025 01:50:51 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2025-09-16 17:26:22.88012
- Title: Cluster-Level Sparse Multi-Instance Learning for Whole-Slide Images
- Title（参考訳）: 全スライディング画像のためのクラスタレベルスパースマルチインスタンス学習
- Authors: Yuedi Zhang, Zhixiang Xia, Guosheng Yin, Bin Liu,
- Abstract要約: クラスタレベルのスパースMIL(csMIL)は、グローバルなローカルインスタンスクラスタリング、クラスタ内の注意、クラスタレベルのスパース性誘導を統合する新しいフレームワークである。
当社のcsMILはまず,すべてのバッグに対してグローバルなクラスタリングを実施して$K$クラスタセンターを確立し,続いて各バッグ内のローカルクラスタリングを実施してクラスタラベルを割り当てています。
このアプローチは、ノイズの多いインスタンスに対する堅牢性を高め、臨界領域を特定して解釈可能性を高め、計算複雑性を低減する。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 9.658549716966176
- License: http://creativecommons.org/licenses/by-nc-sa/4.0/
- Abstract: Multi-Instance Learning (MIL) is pivotal for analyzing complex, weakly labeled datasets, such as whole-slide images (WSIs) in computational pathology, where bags comprise unordered collections of instances with sparse diagnostic relevance. Traditional MIL approaches, including early statistical methods and recent attention-based frameworks, struggle with instance redundancy and lack explicit mechanisms for discarding non-informative instances, limiting their robustness and interpretability. We propose Cluster-level Sparse MIL (csMIL), a novel framework that integrates global-local instance clustering, within-cluster attention, and cluster-level sparsity induction to address these challenges. Our csMIL first performs global clustering across all bags to establish $K$ cluster centers, followed by local clustering within each bag to assign cluster labels. Attention scores are computed within each cluster, and sparse regularization is applied to cluster weights, enabling the selective retention of diagnostically relevant clusters while discarding irrelevant ones. This approach enhances robustness to noisy instances, improves interpretability by identifying critical regions, and reduces computational complexity. Theoretical analysis demonstrates that csMIL requires $O(s log K)$ bags to recover $s$ relevant clusters, aligning with compressed sensing principles. Empirically, csMIL achieves state-of-the-art performance on two public histopathology benchmarks (CAMELYON16, TCGA-NSCLC).
- Abstract（参考訳）: マルチインスタンス学習(MIL)は、計算病理学における全スライディング画像(WSI)のような、複雑で弱いラベル付きデータセットを解析するための重要な要素である。
初期の統計手法や最近の注目ベースのフレームワークを含む従来のMILアプローチは、インスタンスの冗長性に悩まされ、非形式的なインスタンスを破棄する明確なメカニズムが欠如し、堅牢性と解釈可能性を制限する。
クラスタレベルのスパースMIL(csMIL)は,グローバルなローカルインスタンスクラスタリング,クラスタ内注目,クラスタレベルのスパース性誘導を統合し,これらの課題に対処する新しいフレームワークである。
当社のcsMILはまず,すべてのバッグに対してグローバルなクラスタリングを実施して$K$クラスタセンターを確立し,続いて各バッグ内のローカルクラスタリングを実施してクラスタラベルを割り当てています。
各クラスタ内でアテンションスコアが計算され、スパース正規化がクラスタウェイトに適用され、無関係なクラスタを破棄しながら診断関連クラスタの選択的保持が可能となる。
このアプローチは、ノイズの多いインスタンスに対する堅牢性を高め、臨界領域を識別することで解釈可能性を改善し、計算複雑性を低減する。
理論的解析により、csMILは、圧縮された知覚原理に従って、$O(s log K)$ bagを$s$関連クラスタの回復に必要であることが示された。
CAMELYON16, TCGA-NSCLC) の2つの病理組織学的ベンチマーク(CAMELYON16, TCGA-NSCLC)上で、csMILは最先端のパフォーマンスを実証的に達成している。
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