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用于皮肤癌分类的不确定性感知深度学习四步法

Created by
  • Haebom

作者

Hamzeh Asgharnezhad、Pegah Tabarisaadi、Abbas Khosravi、Roohallah Alizadehsani、U. Rajendra Acharya

大纲

本文使用 HAM10000 数据集,对基于深度学习 (DL) 的皮肤病变分类方法进行了全面的评估,并结合迁移学习和不确定性量化 (UQ)。我们对多个预训练的特征提取器进行了基准测试,包括 CLIP 变体、ResNet50、DenseNet121、VGG16 和 EfficientNet-V2-Large,并结合了 SVM、XGBoost 和逻辑回归等传统分类器。我们探索了各种主成分分析 (PCA) 设置(64、128、256 和 512),当 LAION CLIP ViT-H/14 和 ViT-L/14 与 PCA-256 结合使用时,获得了最佳基线性能。在 UQ 步骤中,我们应用了蒙特卡洛丢弃法 (MCD)、集成和集成蒙特卡洛丢弃法 (EMCD),并使用不确定性感知指标(UAcc、USen、USpe 和 UPre)进行评估。使用 PCA-256 的集成方法在准确率和可靠性之间实现了最佳平衡。通过对性能最佳的提取器进行特征融合,进一步提升了性能。最后,提出了一个基于特征融合的模型,该模型使用预测熵 (PE) 损失函数进行训练,在标准评估和不确定性感知评估中均取得了优于所有先前配置的性能,从而推动了基于深度学习的可靠皮肤癌诊断。

Takeaways,Limitations

Takeaways:
我们证明,利用迁移学习和不确定性量化的深度学习模型有助于提高皮肤癌诊断的准确性。
对各种特征提取器、分类器和 PCA 设置进行比较分析,以提出最佳模型配置。
利用预测熵损失函数的特征融合模型与现有模型相比表现出更优异的性能。
我们证明可以通过不确定性量化技术提高模型可靠性。
Limitations:
由于HAM10000数据集的限制,需要进一步验证模型的泛化性能。
缺乏在真实临床环境中的模型性能评估。
不确定性量化技术需要进一步改进。
某些数据集可能会过度拟合。
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