Deep learning-based analysis of COVID-19 X-ray images: Incorporating clinical significance and assessing misinterpretation
Notice bibliographique
Résumé
COVID-19, pneumonia, and tuberculosis have had a significant effect on recent global health. Since 2019, COVID-19 has been a major factor underlying the increase in respiratory-related terminal illness. Early-stage interpretation and identification of these diseases from X-ray images is essential to aid medical specialists in diagnosis. In this study, (COV-X-net19) a convolutional neural network model is developed and customized with a soft attention mechanism to classify lung diseases into four classes: normal, COVID-19, pneumonia, and tuberculosis using chest X-ray images. Image preprocessing is carried out by adjusting optimal parameters to preprocess the images before undertaking training of the classification models. Moreover, the proposed model is optimized by experimenting with different architectural structures and hyperparameters to further boost performance. The performance of the proposed model is compared with eight state-of-the-art transfer learning models for a comparative evaluation. Results suggest that the COV-X-net19 outperforms other models with a testing accuracy of 95.19%, precision of 96.49% and F1-score of 95.13%. Another novel approach of this study is to find out the probable reason behind image misclassification by analyzing the handcrafted imaging features with statistical evaluation. A statistical analysis known as analysis of variance test is performed, to identify at which point the model can identify a class accurately, and at which point the model cannot identify the class. The potential features responsible for the misclassification are also found. Moreover, Random Forest Feature importance technique and Minimum Redundancy Maximum Relevance technique are also explored. The methods and findings of this study can benefit in the clinical perspective in early detection and enable a better understanding of the cause of misclassification.
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 | 0,001 | 0,003 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,001 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,001 | 0,001 |
| Bibliométrie | 0,002 | 0,001 |
| 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 | 0,001 |
| 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 ».