Despite the promise of Convolutional neural network (CNN) based classification models for histopathological images, it is infeasible to quantify its uncertainties. Moreover, CNNs may suffer from overfitting when the data is biased. We show that Bayesian-CNN can overcome these limitations by regularizing automatically and by quantifying the uncertainty. In addition, it can perform much better than the state-of-the-art transfer learning CNN by reducing the false negative and false positive by 11% and 7.7% respectively. We have developed a novel technique to utilize the uncertainties provided by the Bayesian-CNN that significantly improves the performance on a large fraction of the test data (about 6% improvement in accuracy on 77% of test data). Further, we provide a novel explanation for the uncertainty by projecting the data into a low dimensional space through a nonlinear dimensionality reduction technique. This dimensionality reduction enables interpretation of the test data through visualization and reveals the structure of the data in a low dimensional feature space. Besides, we modify the Bayesian--CNN by introducing a stochastic adaptive activation function. The modified Bayesian-CNN performs slightly better than Bayesian-CNN on all performance metrics and significantly reduces the number of false negatives and false positives (3% reduction for both). This work shows the advantages of Bayesian-CNN against the state-of-the-art, explains and utilizes the uncertainties for histopathological images. It should find applications in various medical image classifications.


翻译:尽管以进化神经网络(CNN)为基础的病理图象分类模型(CNN)有希望,但无法量化其不确定因素。此外,CNN在数据偏差时可能过于完善。我们表明,Bayesian-CNN可以通过自动正规化和量化不确定性来克服这些限制。此外,它可以比最新的转移学习CNN做得更好,通过将负值和假正值分别降低11%和7.7%来解释测试数据。我们开发了一种新颖技术,利用Bayesian-CNN提供的不确定性大大改进了测试数据大部分应用的性能(测试数据77%的准确度提高了约6% ) 。此外,我们通过非线性能降低技术将数据投射到低维空间来解释这些不确定性提供了新的解释。这种维度的减少使得测试数据通过直观化和显示低维特征空间的数据结构得以解释。此外,我们还对Bayesian-CNN的发现-CN进行修改,引入了一种精确的适应性能调整功能。我们为Bayes-N的准确性调整了所有Bay-N值和正值的下降。(Bay-N)。

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