Automatic Facial Landmark Localization in Clinical Populations - Improving Model Performance with a Small Dataset
Notice bibliographique
Résumé
Abstract 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.
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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 | 0,004 | 0,009 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,002 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,001 | 0,002 |
| Bibliométrie | 0,001 | 0,001 |
| Études des sciences et des technologies | 0,001 | 0,000 |
| Communication savante | 0,001 | 0,001 |
| Science ouverte | 0,002 | 0,001 |
| Intégrité de la recherche | 0,002 | 0,002 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,002 | 0,002 |
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 ».