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Enregistrement W4403561638 · doi:10.1016/j.ibmed.2024.100174

Combining a forward supervised filter learning with a sparse NMF for breast cancer histopathological image classification

2024· article· en· W4403561638 sur OpenAlexaff
ArunaDevi Karuppasamy, Abdelhamid Abdesselam, Hamza Zidoum, Rachid Hedjam, Maiya Al-Bahri

Notice bibliographique

RevueIntelligence-Based Medicine · 2024
Typearticle
Langueen
DomaineComputer Science
ThématiqueAI in cancer detection
Établissements canadiensBishop's University
Organismes subventionnairesnon disponible
Mots-clésArtificial intelligencePattern recognition (psychology)Non-negative matrix factorizationComputer scienceCancerBreast cancerMedicineInternal medicineMatrix decomposition

Résumé

récupéré en direct d'OpenAlex

Histopathological images play a important role in clinical diagnosis, particularly in identifying and assessing the severity of abnormal conditions like benign lesions and malignant tumors. Traditional machine learning techniques for processing histopathology images involve the extraction of manual features from these images, which is typically done with the assistance of industry experts. Recent advancements in Deep Learning (DL), especially with Convolutional Neural Networks (CNN), have enabled the automatic extraction of multi-level abstract features directly from raw data. This capability significantly enhances the performance of complex computer vision tasks. Classic CNN models like AlexNet and VggNet employ back-propagation algorithms to learn filters in the training phase. However, these algorithms demand large labeled datasets, resulting in extensive computational processing. Additionally, they often face the vanishing gradient problem, which can negatively impact the quality of the learning process. Besides, in many domains, acquiring enough labeled images for conducting properly the training phase is a real challenge. To address these challenges, a feed-forward propagation approach was proposed using Non-Negative Matrix Factorization(NMF). The NMF technique factorizes the input data into two latent factors (non-negative matrices). It has been shown that by enforcing constraints such as sparsity on the latent factors, dominant features that are mostly correlated with tumors types can be extracted. In this work, a novel model combining sparse NMF and Support Vector Machine (SVM) was developed for classifying histopathological images. We have derived a mathematical model of a novel feed-forward filter learning approach that combines sparse NMF (SNMF) and Support Vector Machine technique (SVM). The model was used to design and implement a feed-forward CNN classifier to classify histopathology images. This model has been evaluated on the histopathology images from Sultan Qaboos University Hospital (SQUH dataset) and the public BreaKHis dataset. The experiments we have conducted demonstrate the efficiency of the proposed model, especially on small-sized SQUH datasets achieving an AUC of 0.90, 0.89, 0.85, and 0.86 on 4x,10x, 20x, and 40x magnifications, respectively, and achieving an AUC of 0.95 BreaKHis dataset. • Proposing a novel feed-forward CNN for classifying histopathology images. The filters are learned using Sparse Non-negative Matrix Factorization with Support Vector Machine. • Conducted experiments that demonstrate the advantage of using feed-forward methods over back-propagation one on small size datasets. • Achieves high AUC on small datasets: 0.90 on SQUH and 0.95 on BreaKHis. Efficient in training time, outperforming traditional models like VggNet-16 and ResNet-50.

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)0,001
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: Méthodes · Signal consensuel: aucune
Score de désaccord entre enseignants0,968
Score d'incertitude au seuil0,756

Scores Codex et Gemma par catégorie

CatégorieCodexGemma
Métarecherche0,0010,000
Méta-épidémiologie (sens strict)0,0000,000
Méta-épidémiologie (sens large)0,0000,000
Bibliométrie0,0000,001
Études des sciences et des technologies0,0000,000
Communication savante0,0000,000
Science ouverte0,0010,000
Intégrité de la recherche0,0000,000
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 Opus0,053
Tête enseignante GPT0,311
Écart entre enseignants0,258 · 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
GenreMéthodes

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

En bref

Citations4
Publié2024
Routes d'admission1
Résumé présentoui

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