Enhancement of clustering techniques by coupling clustering tree and neural network: Application to brain tumour segmentation
Notice bibliographique
Résumé
Abstract Currently, no classical clustering algorithm is efficient on its own. The predefined number of clusters required for their operation does not consistently produce satisfactory segmentation results. They exhibit cluster instability, are vulnerable to the local optimum trap, and are sensitive to noise and imaging artefacts. Most contributions designed to overcome these drawbacks incorporate prior knowledge such as cluster label information and statistic measures that demand minimal labelled training data. Although these approaches improve the segmentation accuracy, they tend to diminish the advantages of clustering algorithms over the supervised learning methods. This study proposes a shift from the use of a predefined number of clusters to a clustering tree‐based method for performance enhancement of classical clustering algorithms. The proposed method is a three‐stage algorithm. It begins with the extraction of low‐level features from a clustering tree. Clustering trees are sets of labelled clusters of an image at multiple clustering resolutions. The second stage extracts high‐level features by coupling the clustering tree to a single‐layer feedforward neural network. The third stage is the classification stage, where the basic model of a neural network extracts the tumour from a high‐level feature map. Because neither of the neural networks requires training, the proposed method is both fully unsupervised and fully automated and retains all its advantages over supervised methods. A performance evaluation using FLAIR MRI images of brain tumour patients from the BRATS2015 and BRATS2020 databases demonstrates significant performance enhancement over four classical clustering algorithms and two of the four proposed techniques were comparable to deep learning methods.
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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 | 0,001 | 0,001 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,001 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,000 | 0,001 |
| Bibliométrie | 0,002 | 0,002 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,000 |
| Communication savante | 0,001 | 0,001 |
| Science ouverte | 0,001 | 0,001 |
| Intégrité de la recherche | 0,001 | 0,000 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,001 | 0,000 |
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.
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 ».