Uncertainty estimation of the trained deep learning network provides important information for improving the learning efficiency or evaluating the reliability of the network prediction. In this paper, we propose a method for the uncertainty estimation for multi-class image classification using test-time mixup augmentation (TTMA). To improve the discrimination ability between the correct and incorrect prediction of the existing aleatoric uncertainty, we propose the data uncertainty by applying the mixup augmentation on the test data and measuring the entropy of the histogram of predicted labels. In addition to the data uncertainty, we propose a class-specific uncertainty presenting the aleatoric uncertainty associated with the specific class, which can provide information on the class confusion and class similarity of the trained network. The proposed methods are validated on two public datasets, the ISIC-18 skin lesion diagnosis dataset, and the CIFAR-100 real-world image classification dataset. The experiments demonstrate that (1) the proposed data uncertainty better separates the correct and incorrect prediction than the existing uncertainty measures thanks to the mixup perturbation, and (2) the proposed class-specific uncertainty provides information on the class confusion and class similarity of the trained network for both datasets.


翻译:对经过培训的深层学习网络的不确定性估计为提高学习效率或评价网络预测的可靠性提供了重要信息。在本文件中,我们提出使用测试-时间混杂增强(TTMA)对多级图像分类进行不确定性估计的方法。为了提高正确和不正确预测现有偏差不确定性的能力,我们提出数据不确定性,方法是在测试数据上应用混和增强,测量预测标签直方图的酶。除了数据不确定性外,我们还提出一个特定类别的不确定性,说明与特定类别相关的疏漏性不确定性,该类别可以提供关于经过培训的网络的班级混乱和类相似性的信息。提议的方法在两个公共数据集(ISIC-18皮肤损伤诊断数据集和CIFAR-100真实世界图像分类数据集)上得到验证。实验表明:(1) 拟议的数据不确定性比由于混和扰动造成的现有不确定性措施更好地区分了正确和不正确预测,以及(2) 拟议的班级不确定性提供了两个经培训的网络的班级混乱和类相似性信息。

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