Combining a forward supervised filter learning with a sparse NMF for breast cancer histopathological image classification
Notice bibliographique
Résumé
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.
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction distillée sur la base complète
Imitation des enseignantsNi 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.
Scores Codex et Gemma par catégorie
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,001 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,000 | 0,000 |
| Bibliométrie | 0,000 | 0,001 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,000 |
| Communication savante | 0,000 | 0,000 |
| Science ouverte | 0,001 | 0,000 |
| Intégrité de la recherche | 0,000 | 0,000 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,000 | 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 tête enseignante, 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 ».