Can one learn to diagnose COVID-19 under extreme minimal supervision? Since the outbreak of the novel COVID-19 there has been a rush for developing Artificial Intelligence techniques for expert-level disease identification on Chest X-ray data. In particular, the use of deep supervised learning has become the go-to paradigm. However, the performance of such models is heavily dependent on the availability of a large and representative labelled dataset. The creation of which is a heavily expensive and time consuming task, and especially imposes a great challenge for a novel disease. Semi-supervised learning has shown the ability to match the incredible performance of supervised models whilst requiring a small fraction of the labelled examples. This makes the semi-supervised paradigm an attractive option for identifying COVID-19. In this work, we introduce a graph based deep semi-supervised framework for classifying COVID-19 from chest X-rays. Our framework introduces an optimisation model for graph diffusion that reinforces the natural relation among the tiny labelled set and the vast unlabelled data. We then connect the diffusion prediction output as pseudo-labels that are used in an iterative scheme in a deep net. We demonstrate, through our experiments, that our model is able to outperform the current leading supervised model with a tiny fraction of the labelled examples. Finally, we provide attention maps to accommodate the radiologist's mental model, better fitting their perceptual and cognitive abilities. These visualisation aims to assist the radiologist in judging whether the diagnostic is correct or not, and in consequence to accelerate the decision.


翻译:能否在极小的监督下对COVID-19进行诊断?自新创COVID-19的爆发以来,人们急于开发人工智能技术,用于鉴定胸前X光数据的专家级疾病。特别是,使用深层监督的学习已成为一流的范式。然而,这些模型的性能在很大程度上取决于是否有一个大型和有代表性的有标签的数据集。创建这种模型是一项昂贵和耗时的任务,尤其对一种新型疾病构成巨大的挑战。半监督的学习显示,能够匹配受监督模型的惊人性能,同时需要一小部分贴标签的例子。这使得半监督的模型成为识别COVID-19的吸引选择。在这项工作中,我们引入了一个基于图表的深度半监督框架,将COVID-19从胸前X光中分类。我们的框架引入了一个图表传播的优化模型模型模型模型模型化模型化模型化模型化模型化模型化,以及庞大的无标签化数据。我们随后将传播的预测产出作为假标签化的模型化模型化,而不需要贴上标签的范例。这让半监督的模型化模式化模式化模式化模式化的模型化的模型化的模型化的模型化,最终能显示其精确的精确度。

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