In this article, we propose a novel spatial global-local spike-and-slab selection prior for image-on-scalar regression. We consider a Bayesian hierarchical Gaussian process model for image smoothing, that uses a flexible Inverse-Wishart process prior to handle within-image dependency, and propose a general global-local spatial selection prior that extends a rich class of well-studied selection priors. Unlike existing constructions, we achieve simultaneous global (i.e, at covariate-level) and local (i.e., at pixel/voxel-level) selection by introducing `participation rate' parameters that measure the probability for the individual covariates to affect the observed images. This along with a hard-thresholding strategy leads to dependency between selections at the two levels, introduces extra sparsity at the local level, and allows the global selection to be informed by the local selection, all in a model-based manner. We design an efficient Gibbs sampler that allows inference for large image data. We show on simulated data that parameters are interpretable and lead to efficient selection. Finally, we demonstrate performance of the proposed model by using data from the Autism Brain Imaging Data Exchange (ABIDE) study. To the best of our knowledge, the proposed model construction is the first in the Bayesian literature to simultaneously achieve image smoothing, parameter estimation and a two-level variable selection for image-on-scalar regression.
翻译:在此篇文章中, 我们提出一个新的空间全球- 本地钉钉和阵列选择 。 我们考虑一个巴伊西亚等级高标进程模型, 用于图像平滑, 在处理图像内依赖性之前使用灵活的逆向Wishart进程, 并提议一个总体全球- 本地空间选择, 之前将丰富、 研究周密的选择前的丰富类别扩大。 与现有的构造不同, 我们通过引入“ 参与率” 参数来同时进行全球( 共变一级 ) 和本地( 等/ 等/ 等) 选择。 我们通过引入“ 参与率” 参数来测量单个共变差影响所观察到的图像的可能性。 这与硬性持有战略一起导致两个层次的选择之间的依赖性, 在当地一级引入额外的紧张性, 让全球选择能够以基于模型的方式了解当地选择。 我们设计了一个高效的 Gib 样本样本, 用于大图像数据的推断。 我们在模拟数据中显示, 个人共变数参数是可解释的, 并导致 数据 高效的 。 最后, 我们通过 模拟 模型 数据 测试 数据 将 我 实现 构建 数据 数据 的 的 实现 数据 的 数据 实现 的 的 数据 数据 的 的 的 的 数据 的 的 的 的 的 的 的 的 的 以 以 以 以 进行 进行 进行 进行 进行 进行 进行 进行 进行 进行 进行 进行 进行 进行 进行 进行 进行 进行 进行 进行 进行 进行 数据 进行 进行 进行 数据 数据 数据 进行 数据 进行 进行 进行 的 进行 进行 进行 进行 进行 的 的 进行 进行 的 的 的 的 的 的 进行 的 进行 的 进行 数据 进行 进行 进行 的 数据 进行 进行 进行 数据 进行 进行 进行 进行 进行 数据 数据 的 的 进行 进行 进行 的 进行 的 的 的 进行 进行 的 进行 进行 进行 进行 进行 进行 进行 进行 进行 的 进行 的 的 的