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XAI-Driven Skin Disease Classification: Leveraging GANs to Augment ResNet-50 Performance

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저자

Kim Gerard A. Villanueva, Priyanka Kumar

개요

본 연구는 불균형한 데이터셋(HAM10000)의 한계, 주관적인 진단 방법, 딥러닝 모델의 '블랙 박스' 문제점을 해결하기 위해 신뢰할 수 있고 정확한 컴퓨터 보조 진단(CAD) 시스템을 제안합니다. Deep Convolutional Generative Adversarial Networks (DCGANs)를 활용하여 각 클래스별 데이터 증강을 수행하고, fine-tuned ResNet-50 분류기를 통해 7가지 피부 질환을 분류합니다. LIME과 SHAP Explainable AI (XAI) 기술을 통합하여 예측의 근거를 임상적으로 관련 있는 특징으로 설명함으로써 투명성을 확보합니다. 제안된 시스템은 92.50%의 높은 정확도와 98.82%의 Macro-AUC를 달성하여 기존 벤치마크 모델보다 우수한 성능을 보였습니다.

시사점, 한계점

시사점:
데이터 불균형 문제를 DCGAN 기반의 데이터 증강으로 해결하여 분류 성능 향상.
XAI 기술을 통해 모델의 예측 과정을 투명하게 설명하여 임상적 신뢰도 확보.
기존 벤치마크 아키텍처보다 우수한 성능 달성.
안전한 진단 적용을 위한 임상적 해석 가능성을 제공하는 검증 가능한 프레임워크 제시.
한계점:
Melanoma NOS 범주에 대한 F1-Score (0.8602) 개선 필요.
향후 연구에서 특정 중요한 범주에 대한 차별성 강화 필요.
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