This work proposes a novel deep neural network (DNN) architecture, Implicit Segmentation Neural Network (ISNet), to solve the task of image segmentation followed by classification. It substitutes the common pipeline of two DNNs with a single model. We designed the ISNet for high flexibility and performance: it allows virtually any classification neural network architecture to analyze a common image as if it had been previously segmented. Furthermore, in relation to the unmodified classifier, the ISNet does not cause any increment in computational cost at run-time. We test the architecture with two applications: COVID-19 detection in chest X-rays, and facial attribute estimation. We implement an ISNet based on a DenseNet121 classifier, and compare the model to a U-net (performing lung/face segmentation) followed by a DenseNet121, and to a standalone DenseNet121. The new architecture matched the other DNNs in facial attribute estimation. Moreover, it strongly surpassed them in COVID-19 detection, according to an external test dataset. The ISNet precisely ignored the image regions outside of the lungs or faces. Therefore, in COVID-19 detection it reduced the effects of background bias and shortcut learning, and it improved security in facial attribute estimation. ISNet presents an accurate, fast, and light methodology. The successful implicit segmentation, considering two largely diverse fields, highlights the architecture's general applicability.


翻译:这项工作提出了一个新的深层神经网络(DNN)架构,即隐形分割神经网络(ISNet),以解决图像分割的任务,然后进行分类。它用单一模型取代两个DNN的通用管道。我们设计ISNet是为了高灵活性和性能。我们设计了ISNet:它几乎允许任何分类神经网络架构分析共同图像,仿佛它以前曾被分割过。此外,关于未修改的分类器,ISNet不会在运行时导致计算成本的任何增加。我们用两种应用测试该架构:胸部X射线的COVID-19探测和面部属性估计。我们用DenseNet121分类器取代了两个DenseNet的共同管道。我们用一个单一模型来取代两个DNNNET。我们用一个通用的管道将ISNet的模型与Unet(表现好的肺/脸部分割)相比较,然后是DenseNet121,然后是独立的DensenseNet121.;此外,新的结构与其他DNNP在面属性估计方面没有增加任何计算成本。此外,根据外部测试数据集,在COVID-19探测中大大超过它们。ISNet完全忽略了肺部或面面部外的图像区域。因此,CISVI在快速测测测测算中减少了一个基础的精确的精确的模型。因此,CIS-19测测算。在S-I-IFIFI-I-I-I-I-S-S-I-I-I-S-I-I-I-I-I-I-I-I-I-I-I-I-I-I-I-I-I-I-I-I-I-I-I-I-I-I-I-I-I-I-I-I-I-I-I-I-I-I-I-I-I-I-I-I-I-I-I-I-I-I-I-I-I-I-I-I-I-I-I-I-I-I-I-I-I-I-I-I-I-I-I-I-I-I-I-I-I-I-I-I-I-I-I-I-I-I-I-I-I-I-I-I-

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