Machine learning (ML) algorithms are optimized for the distribution represented by the training data. For outlier data, they often deliver predictions with equal confidence, even though these should not be trusted. In order to deploy ML-based digital pathology solutions in clinical practice, effective methods for detecting anomalous data are crucial to avoid incorrect decisions in the outlier scenario. We propose a new unsupervised learning approach for anomaly detection in histopathology data based on generative adversarial networks (GANs). Compared to the existing GAN-based methods that have been used in medical imaging, the proposed approach improves significantly on performance for pathology data. Our results indicate that histopathology imagery is substantially more complex than the data targeted by the previous methods. This complexity requires not only a more advanced GAN architecture but also an appropriate anomaly metric to capture the quality of the reconstructed images.


翻译:机器学习( ML) 算法被优化, 用于以培训数据为代表的分布。 对于外部数据, 它们通常以同等的信心提供预测, 尽管这些都不值得信任。 为了在临床实践中部署基于 ML 的数字病理学解决方案, 有效的反常数据检测方法对于避免在外部假设中做出错误决定至关重要。 我们提议了一种新的未经监督的学习方法, 用于根据基因对抗网络( GANs) 进行组织病理学数据异常检测。 与医疗成像中使用的现有基于 GAN 的方法相比, 拟议的方法大大改进了病理学数据的性能。 我们的结果表明, 组织病理学图像比以往方法所针对的数据要复杂得多。 这种复杂性不仅需要一个更先进的GAN 结构, 还需要一个适当的异常度测量标准, 来捕捉重建后的图像的质量 。

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在数据挖掘中,异常检测(英语:anomaly detection)对不符合预期模式或数据集中其他项目的项目、事件或观测值的识别。通常异常项目会转变成银行欺诈、结构缺陷、医疗问题、文本错误等类型的问题。异常也被称为离群值、新奇、噪声、偏差和例外。 特别是在检测滥用与网络入侵时,有趣性对象往往不是罕见对象,但却是超出预料的突发活动。这种模式不遵循通常统计定义中把异常点看作是罕见对象,于是许多异常检测方法(特别是无监督的方法)将对此类数据失效,除非进行了合适的聚集。相反,聚类分析算法可能可以检测出这些模式形成的微聚类。 有三大类异常检测方法。[1] 在假设数据集中大多数实例都是正常的前提下,无监督异常检测方法能通过寻找与其他数据最不匹配的实例来检测出未标记测试数据的异常。监督式异常检测方法需要一个已经被标记“正常”与“异常”的数据集,并涉及到训练分类器(与许多其他的统计分类问题的关键区别是异常检测的内在不均衡性)。半监督式异常检测方法根据一个给定的正常训练数据集创建一个表示正常行为的模型,然后检测由学习模型生成的测试实例的可能性。
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