Convolutional neural networks (CNNs) are a promising technique for automated glaucoma diagnosis from images of the fundus, and these images are routinely acquired as part of an ophthalmic exam. Nevertheless, CNNs typically require a large amount of well-labeled data for training, which may not be available in many biomedical image classification applications, especially when diseases are rare and where labeling by experts is costly. This paper makes two contributions to address this issue: (1) It introduces a new network architecture and training method for low-shot learning when labeled data are limited and imbalanced, and (2) it introduces a new semi-supervised learning strategy that uses additional unlabeled training data to achieve great accuracy. Our multi-task twin neural network (MTTNN) can use any backbone CNN, and we demonstrate with ResNet-50 and MobileNet-v2 that its accuracy with limited training data approaches the accuracy of a finetuned backbone trained with a dataset that is 50 times larger. We also introduce One-Vote Veto (OVV) self-training, a semi-supervised learning strategy, that is designed specifically for MTTNNs. By taking both self-predictions and contrastive-predictions of the unlabeled training data into account, OVV self-training provides additional pseudo labels for finetuning a pretrained MTTNN. Using a large dataset with more than 50,000 fundus images acquired over 25 years, extensive experimental results demonstrate the effectiveness of low-shot learning with MTTNN and semi-supervised learning with OVV. Three additional, smaller clinical datasets of fundus images acquired under different conditions (cameras, instruments, locations, populations), are used to demonstrate generalizability of the methods. Source code and pretrained models will be publicly available upon publication.


翻译:电传神经网络(CNNs)是利用基金图像进行自动光学诊断的有希望的技术,这些图像通常作为眼科检查的一部分而获得。然而,CNN通常需要大量标记良好的数据用于培训,许多生物医学图像分类应用中可能没有这些数据,特别是在疾病罕见和专家标签费用昂贵的情况下。本文为解决这一问题作出了两项贡献:(1)当标签数据有限且不平衡时,它为低镜头学习引入了新的网络架构和培训方法;(2)它引入了一个新的半监督学习战略,使用额外的无标签培训数据来实现极高的准确性。我们的多任务双神经网络(MTTNNN)可以使用任何骨干CNN,我们用ResNet-50和MobalNet-V2 显示,其精准性能接近于经过数据集培训的精细骨架的准确性,而该数据集是50倍以上的。我们还引入了OVT(OVV)自我训练,一个半监控的半高级学习战略,它专门为IMTF(MNT)的高级数据版本提供额外的升级工具。

0
下载
关闭预览

相关内容

【MIT】反偏差对比学习,Debiased Contrastive Learning
专知会员服务
90+阅读 · 2020年7月4日
【Google】监督对比学习,Supervised Contrastive Learning
专知会员服务
72+阅读 · 2020年4月24日
100+篇《自监督学习(Self-Supervised Learning)》论文最新合集
专知会员服务
161+阅读 · 2020年3月18日
Keras François Chollet 《Deep Learning with Python 》, 386页pdf
专知会员服务
145+阅读 · 2019年10月12日
Transferring Knowledge across Learning Processes
CreateAMind
26+阅读 · 2019年5月18日
强化学习的Unsupervised Meta-Learning
CreateAMind
17+阅读 · 2019年1月7日
无监督元学习表示学习
CreateAMind
26+阅读 · 2019年1月4日
Unsupervised Learning via Meta-Learning
CreateAMind
41+阅读 · 2019年1月3日
meta learning 17年:MAML SNAIL
CreateAMind
11+阅读 · 2019年1月2日
《pyramid Attention Network for Semantic Segmentation》
统计学习与视觉计算组
44+阅读 · 2018年8月30日
条件GAN重大改进!cGANs with Projection Discriminator
CreateAMind
8+阅读 · 2018年2月7日
Auto-Encoding GAN
CreateAMind
7+阅读 · 2017年8月4日
Arxiv
0+阅读 · 2021年3月10日
Arxiv
5+阅读 · 2020年10月21日
Continual Unsupervised Representation Learning
Arxiv
7+阅读 · 2019年10月31日
Learning Embedding Adaptation for Few-Shot Learning
Arxiv
16+阅读 · 2018年12月10日
Few Shot Learning with Simplex
Arxiv
5+阅读 · 2018年7月27日
Arxiv
7+阅读 · 2018年5月23日
Arxiv
15+阅读 · 2018年4月3日
VIP会员
相关资讯
Transferring Knowledge across Learning Processes
CreateAMind
26+阅读 · 2019年5月18日
强化学习的Unsupervised Meta-Learning
CreateAMind
17+阅读 · 2019年1月7日
无监督元学习表示学习
CreateAMind
26+阅读 · 2019年1月4日
Unsupervised Learning via Meta-Learning
CreateAMind
41+阅读 · 2019年1月3日
meta learning 17年:MAML SNAIL
CreateAMind
11+阅读 · 2019年1月2日
《pyramid Attention Network for Semantic Segmentation》
统计学习与视觉计算组
44+阅读 · 2018年8月30日
条件GAN重大改进!cGANs with Projection Discriminator
CreateAMind
8+阅读 · 2018年2月7日
Auto-Encoding GAN
CreateAMind
7+阅读 · 2017年8月4日
相关论文
Arxiv
0+阅读 · 2021年3月10日
Arxiv
5+阅读 · 2020年10月21日
Continual Unsupervised Representation Learning
Arxiv
7+阅读 · 2019年10月31日
Learning Embedding Adaptation for Few-Shot Learning
Arxiv
16+阅读 · 2018年12月10日
Few Shot Learning with Simplex
Arxiv
5+阅读 · 2018年7月27日
Arxiv
7+阅读 · 2018年5月23日
Arxiv
15+阅读 · 2018年4月3日
Top
微信扫码咨询专知VIP会员