Early detection of anomalies in medical images such as brain MRI is highly relevant for diagnosis and treatment of many conditions. Supervised machine learning methods are limited to a small number of pathologies where there is good availability of labeled data. In contrast, unsupervised anomaly detection (UAD) has the potential to identify a broader spectrum of anomalies by spotting deviations from normal patterns. Our research demonstrates that existing state-of-the-art UAD approaches do not generalise well to diverse types of anomalies in realistic multi-modal MR data. To overcome this, we introduce a new UAD method named Aggregated Normative Diffusion (ANDi). ANDi operates by aggregating differences between predicted denoising steps and ground truth backwards transitions in Denoising Diffusion Probabilistic Models (DDPMs) that have been trained on pyramidal Gaussian noise. We validate ANDi against three recent UAD baselines, and across three diverse brain MRI datasets. We show that ANDi, in some cases, substantially surpasses these baselines and shows increased robustness to varying types of anomalies. Particularly in detecting multiple sclerosis (MS) lesions, ANDi achieves improvements of up to 178% in terms of AUPRC.


翻译:医学图像(如脑部MRI)中异常的早期检测对于多种疾病的诊断与治疗具有重要意义。监督式机器学习方法仅限于标签数据充足的小部分病理类型。相比之下,无监督异常检测(UAD)通过识别与正常模式的偏差,有望检测更广泛的异常谱系。我们的研究表明,现有最先进的UAD方法在真实多模态MR数据中对多样化异常类型的泛化能力不足。为解决这一问题,我们提出一种名为聚合规范扩散(ANDi)的全新UAD方法。ANDi通过聚合经过金字塔高斯噪声训练的扩散概率模型(DDPMs)中预测去噪步骤与真实反向转移之间的差异来实现检测。我们在三个不同脑MRI数据集上将ANDi与三种近期UAD基线方法进行对比验证。实验表明,ANDi在某些情况下显著超越这些基线方法,并对多种异常类型表现出更强的鲁棒性。特别是在检测多发性硬化(MS)病灶时,ANDi在AUPRC指标上实现了最高达178%的提升。

0
下载
关闭预览

相关内容

FlowQA: Grasping Flow in History for Conversational Machine Comprehension
专知会员服务
34+阅读 · 2019年10月18日
Stabilizing Transformers for Reinforcement Learning
专知会员服务
60+阅读 · 2019年10月17日
《DeepGCNs: Making GCNs Go as Deep as CNNs》
专知会员服务
32+阅读 · 2019年10月17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
【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
强化学习的Unsupervised Meta-Learning
CreateAMind
18+阅读 · 2019年1月7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
Hierarchical Imitation - Reinforcement Learning
CreateAMind
19+阅读 · 2018年5月25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
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
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
Arxiv
18+阅读 · 2019年3月28日
Arxiv
20+阅读 · 2018年1月17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
0+阅读 · 今天14:33
长时程具身智能安全综述:机器人操作的跨层分析
《国防领域安全采用大语言模型的战略蓝图》
专知会员服务
2+阅读 · 今天13:55
ICML 2026 | 演化选择的因果建模
专知会员服务
4+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
4+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
16+阅读 · 6月4日
《美陆军最新条令:兵力防护》
专知会员服务
13+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
强化学习的Unsupervised Meta-Learning
CreateAMind
18+阅读 · 2019年1月7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
Hierarchical Imitation - Reinforcement Learning
CreateAMind
19+阅读 · 2018年5月25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
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
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