Deep Learning-Based Autism Spectrum Disorder Detection Using Emotion Features From Video Recordings (Preprint)
Notice bibliographique
Résumé
BACKGROUND Autism Spectrum Disorder (ASD) is a prevalent neurodevelopmental disorder encountered by 1 in 44 children in the United States of America. Autism patients face difficulty effectively communicating with peers, articulating feelings and emotions, and controlling behaviors. Rapid and early diagnosis leads to improved treatment outcomes, however current medical techniques often take years. Difficult, time-consuming diagnoses accompanied by the recent advances in computer vision have led to a surge of interest from researchers in developing models to streamline the autism diagnosis process. OBJECTIVE We aim to assess the viability of at-home autism diagnosis by leveraging video data collected from a mobile game app to train a computer vision model utilizing insights extracted from the change in emotion expression features over time. METHODS With our GuessWhat game-based mobile app, we collect a video dataset of 74 ASD and NT children actively playing in a natural home environment. To investigate and quantify the significance of facial emotion features for ASD detection, we develop a deep learning-based autism classifier with two components: a Convolutional Neural Network (CNN) attached to a Long Short Term Memory (LSTM). We pre-train our CNN backbone in two fashions: (1) on ImageNet or (2) on a compilation of Facial Expression Recognition (FER) datasets to analyze autism detection performance improvements utilizing emotion features. The output of each CNN is fed into an LSTM model to diagnose ASD from video data. RESULTS Our top-performing architecture utilizing a CNN backbone pre-trained on ImageNet obtained an accuracy of 45.8% and an F1 score of 62.8% while our corresponding top architecture employing a CNN backbone trained on the FER datasets achieved top accuracy of 91.2% and an F1 score of 90.6%. CONCLUSIONS We discovered the change in an individual's facial expression features over time as a relevant marker for autism detection. Extracting emotional features from each frame resulted in a 27.8% F1 score improvement when compared to non-emotion weights. Our study demonstrates the capability of mobile applications to collect a natural, diverse dataset for an improved autism diagnosis. These results demonstrate Deep Learning and Computer Vision based methods are instrumental for automated autism diagnosis from at-home recorded videos using unspecialized equipment.
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 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 | 0,000 | 0,001 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,001 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,000 | 0,000 |
| Bibliométrie | 0,001 | 0,000 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,000 |
| Communication savante | 0,000 | 0,000 |
| Science ouverte | 0,000 | 0,000 |
| Intégrité de la recherche | 0,001 | 0,001 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,002 | 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 ».