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  • [IEEE Trans Med Imaging] Polyp Detection via Imbalanced Learning and Discriminative Feature Learning

    2015년 12월호
    [IEEE Trans Med Imaging] Polyp Detection via Imbalanced Learning and Discriminative Feature Learning

    GIST / 배승환, 윤국진*

  • 출처
    IEEE Trans Med Imaging
  • 등재일
    2015 Nov
  • 저널이슈번호
    34(11):2379-93. doi: 10.1109/TMI.2015.2434398. Epub 2015 May 18.
  • 내용

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    < 그림1. data sampling 기반 용종 검출기 학습 framework>


    Abstract
    Recent achievement of the learning-based classification leads to the noticeable performance improvement in automatic polyp detection. Here, building large good datasets is very crucial for learning a reliable detector. However, it is practically challenging due to the diversity of polyp types, expensive inspection, and labor-intensive labeling tasks. For this reason, the polyp datasets usually tend to be imbalanced, i.e., the number of non-polyp samples is much larger than that of polyp samples, and learning with those imbalanced datasets results in a detector biased toward a non-polyp class. In this paper, we propose a data sampling-based boosting framework to learn an unbiased polyp detector from the imbalanced datasets. In our learning scheme, we learn multiple weak classifiers with the datasets rebalanced by up/down sampling, and generate a polyp detector by combining them. In addition, for enhancing discriminability between polyps and non-polyps that have similar appearances, we propose an effective feature learning method using partial least square analysis, and use it for learning compact and discriminative features. Experimental results using challenging datasets show obvious performance improvement over other detectors. We further prove effectiveness and usefulness of the proposed methods with extensive evaluation.​

     

  • 연구소개
    내시경 영상에서의 용종 자동 검출은 크게 (1) dataset의 불균형(imbalanced), (2) 용종 형태의 다양성, (3) 용종과 비용종간의 (컬러/텍스처) 유사성 등과 같은 요인으로 인해 어려운 문제로 인식되어 왔다. 특히나 의료 데이터의 특성 상 dataset의 불균형은 그 동안 잘 알려진 보행자나 얼굴 검출 문제보다 더 심각한 어려움으로 남아있다. 본 논문에서는 이러한 용종 자동 검출의 어려움들을 해결하기 위해 먼저 re-sampling 기반의 imbalanced learning 기법을 제안하여 학습 용종 dataset의 비대칭적인 분포를 대칭적으로 변화 시켰다. 또한, 저차원의 분별력 있는 특징량을 개발하고 이를 용종 검출기의 학습 및 분류에 이용하여 검출 성능과 검출 속도를 향상시켰다. 그리고 이러한 핵심 알고리즘을 바탕으로 data-sampling 기반의 boosting framework를 개발하여, 다양한 형태의 용종을 빠르고 고성능으로 검출하였다.
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