Deep learning based medical image recognition systems often require a substantial amount of training data with expert annotations, which can be expensive and time-consuming to obtain. Recently, synthetic augmentation techniques have been proposed to mitigate the issue by generating realistic images conditioned on class labels. However, the effectiveness of these methods heavily depends on the representation capability of the trained generative model, which cannot be guaranteed without sufficient labeled training data. To further reduce the dependency on annotated data, we propose a synthetic augmentation method called HistoDiffusion, which can be pre-trained on large-scale unlabeled datasets and later applied to a small-scale labeled dataset for augmented training. In particular, we train a latent diffusion model (LDM) on diverse unlabeled datasets to learn common features and generate realistic images without conditional inputs. Then, we fine-tune the model with classifier guidance in latent space on an unseen labeled dataset so that the model can synthesize images of specific categories. Additionally, we adopt a selective mechanism to only add synthetic samples with high confidence of matching to target labels. We evaluate our proposed method by pre-training on three histopathology datasets and testing on a histopathology dataset of colorectal cancer (CRC) excluded from the pre-training datasets. With HistoDiffusion augmentation, the classification accuracy of a backbone classifier is remarkably improved by 6.4% using a small set of the original labels. Our code is available at https://github.com/karenyyy/HistoDiffAug.


翻译:基于深度学习的医学图像识别系统通常需要大量带有专家标注的训练数据,而获取这些标注数据既昂贵又耗时。近年来,研究者提出了合成增强技术,通过生成与类别标签匹配的真实图像来缓解这一问题。然而,这类方法的有效性高度依赖于训练生成模型的表示能力,而在缺乏足够标注训练数据的情况下,这种能力无法得到保证。为进一步减少对标注数据的依赖,我们提出了一种名为HistoDiffusion的合成增强方法,该方法可在大规模无标签数据集上进行预训练,随后应用于小规模标注数据集以进行增强训练。具体而言,我们在多样化的无标注数据集上训练潜在扩散模型(LDM),以学习通用特征并在无条件输入下生成真实图像。随后,我们在一个未见过的标注数据集上,通过潜在空间中的分类器引导对模型进行微调,使其能够合成特定类别的图像。此外,我们引入了一种选择性机制,仅添加与目标标签高置信度匹配的合成样本。通过在三个组织病理学数据集上进行预训练,并在一个排除在预训练数据集之外的大肠癌(CRC)组织病理学数据集上进行测试,我们评估了所提方法。采用HistoDiffusion增强后,基于少量原始标签,骨干分类器的分类准确率显著提升了6.4%。我们的代码可在https://github.com/karenyyy/HistoDiffAug获取。

0
下载
关闭预览

相关内容

数据集,又称为资料集、数据集合或资料集合,是一种由数据所组成的集合。
Data set(或dataset)是一个数据的集合,通常以表格形式出现。每一列代表一个特定变量。每一行都对应于某一成员的数据集的问题。它列出的价值观为每一个变量,如身高和体重的一个物体或价值的随机数。每个数值被称为数据资料。对应于行数,该数据集的数据可能包括一个或多个成员。
Linux导论,Introduction to Linux,96页ppt
专知会员服务
82+阅读 · 2020年7月26日
FlowQA: Grasping Flow in History for Conversational Machine Comprehension
专知会员服务
34+阅读 · 2019年10月18日
Keras François Chollet 《Deep Learning with Python 》, 386页pdf
专知会员服务
164+阅读 · 2019年10月12日
强化学习最新教程,17页pdf
专知会员服务
182+阅读 · 2019年10月11日
【SIGGRAPH2019】TensorFlow 2.0深度学习计算机图形学应用
专知会员服务
41+阅读 · 2019年10月9日
Hierarchically Structured Meta-learning
CreateAMind
27+阅读 · 2019年5月22日
Transferring Knowledge across Learning Processes
CreateAMind
29+阅读 · 2019年5月18日
Unsupervised Learning via Meta-Learning
CreateAMind
44+阅读 · 2019年1月3日
A Technical Overview of AI & ML in 2018 & Trends for 2019
待字闺中
18+阅读 · 2018年12月24日
disentangled-representation-papers
CreateAMind
26+阅读 · 2018年9月12日
STRCF for Visual Object Tracking
统计学习与视觉计算组
15+阅读 · 2018年5月29日
Focal Loss for Dense Object Detection
统计学习与视觉计算组
12+阅读 · 2018年3月15日
IJCAI | Cascade Dynamics Modeling with Attention-based RNN
KingsGarden
13+阅读 · 2017年7月16日
From Softmax to Sparsemax-ICML16(1)
KingsGarden
74+阅读 · 2016年11月26日
国家自然科学基金
13+阅读 · 2017年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
47+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
3+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2014年12月31日
VLP: A Survey on Vision-Language Pre-training
Arxiv
11+阅读 · 2022年2月21日
Arxiv
16+阅读 · 2021年11月27日
VIP会员
最新内容
ICML 2026 | SARDI:扩散语言模型的自增强检索
专知会员服务
4+阅读 · 6月6日
《国防领域安全采用大语言模型的战略蓝图》
专知会员服务
7+阅读 · 6月6日
ICML 2026 | 演化选择的因果建模
专知会员服务
7+阅读 · 6月5日
综述|学习式3D表征最新进展与趋势
专知会员服务
7+阅读 · 6月5日
人工智能重塑威慑:算法优势的兴起
专知会员服务
7+阅读 · 6月5日
AgentOps综述:智能体系统运维框架
专知会员服务
17+阅读 · 6月4日
《美陆军最新条令:兵力防护》
专知会员服务
14+阅读 · 6月4日
相关资讯
Hierarchically Structured Meta-learning
CreateAMind
27+阅读 · 2019年5月22日
Transferring Knowledge across Learning Processes
CreateAMind
29+阅读 · 2019年5月18日
Unsupervised Learning via Meta-Learning
CreateAMind
44+阅读 · 2019年1月3日
A Technical Overview of AI & ML in 2018 & Trends for 2019
待字闺中
18+阅读 · 2018年12月24日
disentangled-representation-papers
CreateAMind
26+阅读 · 2018年9月12日
STRCF for Visual Object Tracking
统计学习与视觉计算组
15+阅读 · 2018年5月29日
Focal Loss for Dense Object Detection
统计学习与视觉计算组
12+阅读 · 2018年3月15日
IJCAI | Cascade Dynamics Modeling with Attention-based RNN
KingsGarden
13+阅读 · 2017年7月16日
From Softmax to Sparsemax-ICML16(1)
KingsGarden
74+阅读 · 2016年11月26日
相关基金
国家自然科学基金
13+阅读 · 2017年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
47+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
3+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2014年12月31日
Top
微信扫码咨询专知VIP会员