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Enregistrement W3041972202 · doi:10.21203/rs.3.rs-19405/v1

Automatic Facial Landmark Localization in Clinical Populations - Improving Model Performance with a Small Dataset

2020· preprint· en· W3041972202 sur OpenAlexaff
Diego L. Guarín, Babak Taati, Tessa Hadlock, Yana Yunusova

Notice bibliographique

Revuenon disponible
Typepreprint
Langueen
DomaineMedicine
ThématiqueFacial Nerve Paralysis Treatment and Research
Établissements canadiensUniversity of TorontoToronto Rehabilitation Institute
Organismes subventionnairesMichael J. Fox Foundation for Parkinson's Research
Mots-clésLandmarkComputer scienceArtificial intelligenceConvolutional neural networkPopulationActive appearance modelPattern recognition (psychology)Computer visionImage (mathematics)

Résumé

récupéré en direct d'OpenAlex

<title>Abstract</title> Background Automatic facial landmark localization in videos is an important first step in many computer vision applications, including the objective assessment of orofacial function. Convolutional neural networks (CNN) for facial landmarks localization are typically trained on faces of healthy and young adults, so model performance is inferior when applied to faces of older adults or people with diseases that affect facial movements, a phenomenon known as algorithmic bias. Fine-tuning pre-trained CNN models with representative data is a well-known technique used to reduce algorithmic bias and improve performance on clinical populations. However, the question of how much data is needed to properly fine-tune the model remains. Methods In this paper, we fine-tuned a popular CNN model for automatic facial landmarks localization using different number of manually annotated photographs from patients with facial palsy and evaluated the effects of the number of photographs used for model fine-tuning in the model performance by computing the normalized root mean squared error between the facial landmarks positions predicted by the model and those provided by manual annotators. Furthermore, we studied the effect of annotator bias by fine-tuning and evaluating the model with data provided by multiple annotators. Results Our results showed that fine-tuning the model with as little as 8 photographs from a single patient significantly improved the model performance on other individuals from the same clinical population, and that the best performance was achieved by fine-tuning the model with 320 photographs from 40 patients. Using more photographs for fine-tuning did not improve the model performance further. Regarding the annotator bias, we found that fine-tuning a CNN model with data from one annotator resulted in models biased against other annotators; our results also showed that this effect can be diminished by averaging data from multiple annotators. Conclusions It is possible to remove the algorithmic bias of a\textbf{depth} CNN model for automatic facial landmark localization using data from only 40 participants (total of 320 photographs). These results pave the way to future clinical applications of CNN models for the automatic assessment of orofacial function in different clinical populations, including patients with Parkinson’s disease and stroke.

Récupéré en direct depuis OpenAlex et désinversé. Les résumés ne sont pas conservés dans cette base de données : les index inversés représentent 8,6 Go des 9,3 Go de texte de la base, et le serveur dispose de 13 Go libres.

Comment cette classification a été obtenuedéplier

Prédiction distillée sur la base complète

Imitation des enseignants

Ni prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Apprise à partir de 10 348 étiquettes directes de Codex et de 10 348 étiquettes directes de Gemma. Le mode candidate est l'union des têtes enseignantes seuillées; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont ni des étiquettes humaines ni des étiquettes directes de modèles de pointe.

score de la tête « metaresearch » (Codex)0,000
score de la tête « metaresearch » (Gemma)0,000
Version: codex-gemma-dda1882f352aStatut de validation: machine_predicted_unvalidated
Catégories candidatesaucune
Catégories consensuellesaucune
DomaineSignal candidat: aucune · Signal consensuel: aucune
Devis d'étudeSignal candidat: Simulation ou modélisation · Signal consensuel: aucune
GenreSignal candidat: Empirique · Signal consensuel: Empirique
Score de désaccord entre enseignants0,870
Score d'incertitude au seuil0,656

Scores Codex et Gemma par catégorie

CatégorieCodexGemma
Métarecherche0,0000,000
Méta-épidémiologie (sens strict)0,0000,000
Méta-épidémiologie (sens large)0,0010,000
Bibliométrie0,0000,000
Études des sciences et des technologies0,0000,000
Communication savante0,0000,000
Science ouverte0,0000,000
Intégrité de la recherche0,0000,001
Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger)0,0000,000

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.

Tête enseignante Opus0,197
Tête enseignante GPT0,407
Écart entre enseignants0,210 · la distance entre les deux têtes enseignantes sur ce seul travail
Statut de validationscore_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 découle

Classification

machine, non validée

Prédiction automatique; un appel candidat d’une seule tête enseignante, pas un consensus.

Les modèles n’ont appliqué aucune catégorie : rien dans la taxonomie ne correspondait à ce travail.
Devis d'étudeSimulation ou modélisation
Domainenon disponible
GenreEmpirique

Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».

En bref

Citations9
Publié2020
Routes d'admission1
Résumé présentoui

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