In scoring systems used to measure the endoscopic activity of ulcerative colitis, such as Mayo endoscopic score or Ulcerative Colitis Endoscopic Index Severity, levels increase with severity of the disease activity. Such relative ranking among the scores makes it an ordinal regression problem. On the other hand, most studies use categorical cross-entropy loss function to train deep learning models, which is not optimal for the ordinal regression problem. In this study, we propose a novel loss function, class distance weighted cross-entropy (CDW-CE), that respects the order of the classes and takes the distance of the classes into account in calculation of the cost. Experimental evaluations show that models trained with CDW-CE outperform the models trained with conventional categorical cross-entropy and other commonly used loss functions which are designed for the ordinal regression problems. In addition, the class activation maps of models trained with CDW-CE loss are more class-discriminative and they are found to be more reasonable by the domain experts.


翻译:在用来测量内分泌脊髓灰质炎活动的评分系统中,如Mayo 内分分或Ulcation Colitis Endoscocpic指数的分数,疾病活动的严重程度会随着分数的相对等级的提高而增加。这种分数的相对等级使得它成为一个交替性回归问题。另一方面,大多数研究使用绝对的跨有机丧失功能来训练深层学习模型,这对交替性回归问题来说不是最佳的。在本研究中,我们提出一种新的损失功能,即等级偏移加权跨元素(CDW-CE),尊重班级的顺序,并在计算成本时考虑班级的距离。实验性评估表明,用CDW-CE培训的模式超越了为常规绝对跨热带和其他常用的损失功能所训练的模型,这些模型是设计来应付交替性回归问题的。此外,经过CDW-CE损失培训的模型的班级激活图更具有等级差异性,而且域专家认为这些模型比较合理。

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