Scalable Bayesian Uncertainty Quantification in Imaging Inverse Problems via Convex Optimization
Notice bibliographique
Résumé
We propose a Bayesian uncertainty quantification method for large-scale imaging inverse problems. Our method applies to all Bayesian models that are log-concave, where maximum a posteriori (MAP) estimation is a convex optimization problem. The method is a framework to analyze the confidence in specific structures observed in MAP estimates (e.g., lesions in medical imaging, celestial sources in astronomical imaging), to enable using them as evidence to inform decisions and conclusions. Precisely, following Bayesian decision theory, we seek to assert the structures under scrutiny by performing a Bayesian hypothesis test that proceeds as follows: first, it postulates that the structures are not present in the true image, and then seeks to use the data and prior knowledge to reject this null hypothesis with high probability. Computing such tests for imaging problems is generally very difficult because of the high dimensionality involved. A main feature of this work is to leverage probability concentration phenomena and the underlying convex geometry to formulate the Bayesian hypothesis test as a convex problem, which we then efficiently solve by using scalable optimization algorithms. This allows scaling to high-resolution and high-sensitivity imaging problems that are computationally unaffordable for other Bayesian computation approaches. We illustrate our methodology, dubbed BUQO (Bayesian Uncertainty Quantification by Optimization), on a range of challenging Fourier imaging problems arising in astronomy and medicine. MATLAB code for the proposed uncertainty quantification method is available on GitHub.
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction machine sur la base complète
Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Le volet Gemma est une étiquette directe du modèle pour chaque travail de la base, lue sur la notice réduite au titre. Le volet Codex est un classifieur appris des 10 348 étiquettes directes de Codex et calibré sur les taux pondérés de l'échantillon; les champs sans appui suffisant ne portent aucun appel Codex. Le mode candidate est l'union des deux volets; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont pas des étiquettes humaines.
Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,003 | 0,012 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,002 | 0,001 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,002 | 0,002 |
| Bibliométrie | 0,001 | 0,001 |
| Études des sciences et des technologies | 0,001 | 0,002 |
| Communication savante | 0,002 | 0,003 |
| Science ouverte | 0,002 | 0,004 |
| Intégrité de la recherche | 0,002 | 0,003 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,003 | 0,001 |
Scores machine (provisoires)
Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.
Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.
score_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule source (Gemma direct ou Codex distillé), pas un consensus.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».