論文の概要: An Attention-Guided Global and Local Fusion Framework for Lesion-Focused Image Classification
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2609.04791v1
- Date: Fri, 04 Sep 2026 06:36:06 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2026-09-07 18:15:23.935929
- Title: An Attention-Guided Global and Local Fusion Framework for Lesion-Focused Image Classification
- Title(参考訳): 病変焦点画像分類のための注意ガイド付きグローバル・ローカル融合フレームワーク
- Abstract要約: 本研究では,大域的文脈情報と病変に焦点を絞った局所情報の適応的融合により分類性能が向上する可能性が示唆された。
本稿では,特徴属性,解釈可能性,分類信頼性を改善するために,三分岐型,注意誘導型ディープラーニングフレームワークを提案する。
- 参考スコア(独自算出の注目度): 0.0
- License: http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/
- Abstract: Lesion-focused image classification presents a core analytical challenge, as discriminative signals are often sparse, spatially dispersed, and easily obscured by background noise, while conventional convolutional neural networks (CNNs) process entire images uniformly and may dilute signal relevance. This study hypothesizes that adaptive fusion of global contextual information and lesion-focused local information can improve classification performance compared with using either representation independently. We propose a three-branch, attention-guided deep learning framework built on Densely Connected Convolutional Network-121 (DenseNet-121) to improve feature attribution, interpretability, and classification reliability. The architecture consists of a global branch that learns representations from full images, followed by Gradient-weighted Class Activation Mapping (Grad-CAM) to generate attention maps that highlight prediction-relevant regions and produce masked inputs, and a local branch enhanced with a Convolutional Block Attention Module (CBAM) to extract refined spatial and channel-wise features from these focused regions. An adaptive fusion branch integrates global and local representations by learning instance-specific weights, allowing dynamic prioritization between contextual and localized information. The framework is evaluated on a synthetic Spot Pattern Dataset (SSPD) and three benchmark datasets, including skin lesion, guava leaf, and grape leaf image datasets, where the fusion branch outperformed the individual global and local branches, reaching 97.75% accuracy on the skin lesion dataset and 99.64% on the guava leaf dataset. The results highlight the value of attention-guided architectures in healthcare analytics by improving model transparency, strengthening feature relevance, and supporting more reliable data-driven decision-making in medical image analysis.
- Abstract(参考訳): 一方、従来の畳み込みニューラルネットワーク(CNN)は画像全体を一様に処理し、信号の関連性を希薄化する。
本研究では,グローバルな文脈情報と病変に焦点を絞った局所情報の適応的融合が,いずれの表現も独立して使用する場合と比較して,分類性能を向上させることができるという仮説を立てる。
本稿では,Densely Connected Convolutional Network-121 (DenseNet-121) 上に構築された3分岐型ディープラーニングフレームワークを提案する。
アーキテクチャは、全画像から表現を学習するグローバルブランチと、予測関連領域をハイライトし、マスクされた入力を生成するアテンションマップを生成するグラディエント重み付きクラスアクティベーションマッピング(Grad-CAM)と、これらの集中領域から洗練された空間的およびチャネル的特徴を抽出する畳み込みブロック注意モジュール(CBAM)で強化されたローカルブランチで構成されている。
アダプティブ・フュージョン・ブランチ(Adaptive fusion branch)は、インスタンス固有の重み付けを学習することでグローバルおよびローカル表現を統合し、コンテキスト情報と局所情報の動的優先順位付けを可能にする。
このフレームワークは、合成スポットパターンデータセット(SSPD)と、皮膚病変、グアバの葉、ブドウの葉の画像データセットを含む3つのベンチマークデータセットで評価され、融合ブランチは個々のグローバルおよびローカルブランチより優れ、皮膚病変データセットでは97.75%、グアバの葉データセットでは99.64%に達する。
その結果、モデル透明性を改善し、機能的妥当性を高め、医用画像解析における信頼性の高いデータ駆動意思決定を支援することにより、医療分析における注意誘導アーキテクチャの価値を強調した。
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