In medicine, curated image datasets often employ discrete labels to describe what is known to be a continuous spectrum of healthy to pathological conditions, such as e.g. the Alzheimer's Disease Continuum or other areas where the image plays a pivotal point in diagnosis. We propose an architecture for image stratification based on a conditional variational autoencoder. Our framework, VAESim, leverages a continuous latent space to represent the continuum of disorders and finds clusters during training, which can then be used for image/patient stratification. The core of the method learns a set of prototypical vectors, each associated with a cluster. First, we perform a soft assignment of each data sample to the clusters. Then, we reconstruct the sample based on a similarity measure between the sample embedding and the prototypical vectors of the clusters. To update the prototypical embeddings, we use an exponential moving average of the most similar representations between actual prototypes and samples in the batch size. We test our approach on the MNIST-handwritten digit dataset and on a medical benchmark dataset called PneumoniaMNIST. We demonstrate that our method outperforms baselines in terms of kNN accuracy measured on a classification task against a standard VAE (up to 15% improvement in performance) in both datasets, and also performs at par with classification models trained in a fully supervised way. We also demonstrate how our model outperforms current, end-to-end models for unsupervised stratification.


翻译:医学中, 曲线化的图像数据集通常使用离散的标签来描述已知的健康到病态条件的连续频谱, 例如阿尔茨海默氏氏氏氏病的环球或图像发挥诊断中枢点作用的其他领域。 我们提出一个基于有条件的变异自动编码器的图像分层结构。 我们的框架, VAESim, 利用一个连续的潜伏空间来代表连续的紊乱, 并在培训期间发现群集, 然后可用于图像/ 病人分级。 方法的核心学习一组与集集相关的全方位健康向导。 首先, 我们对每个数据样本进行软性指派给各组。 然后, 我们根据一个相似的测量样本嵌入和群集的原型矢量测量。 为了更新原型的嵌入, 我们用一个指数化的平均值来移动最相似的表达方式, 用于图像/ 样本分批量的大小。 我们测试了一种方法, MNIST 手写的数字数据集集, 以及一个非医学基准数据集, 要求我们用一个测量的精确度的模型来进行测试 15个标准 的 标准 。 我们用测试了一种测量的模型, 标准的 格式的 格式的 测试了我们用一种测量的 标准的 标准的 格式的 的 的 格式, 性能化的 格式, 测试了一种测试了一种标准的 格式, 的 性能的,, 性能的 的 的 的 的, 的 的 测试一种标准的 一种标准的 的 性能性能 和制式的 性能性能 和制式的 。

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