2v-SVM-based semi-supervised learning with application to carotid plaque characterization
Notice bibliographique
Résumé
Accumulated plaque in the carotid artery can be either stable or unstable. In the latter case, pieces from the plaque may break off and travel to the brain, potentially blocking blood flow and causing a stroke. The assessment of plaque stability is usually done visually based on its ultrasound image. Recently, Computer Aided Diagnostics (CAD) tools have been proposed to support clinical decisions that use machine learning techniques to analyze carotid plaque ultrasound images, and classify plaques as stable or unstable. Previous work has used supervised or unsupervised learning methods for this task, with the Support Vector Machine (SVM) being one of the most widely used supervised classifiers. However, only limited labelled data is available for training since the "gold standard" for plaque characterization as stable or unstable is to perform biopsy after endarterectomy. On the other hand, unlabelled data are readily available. A further complication arises from the fact that there is an imbalance in class labels (in our case stable or unstable), with data labelled as unstable dominating the training data set. The objective of this thesis is to investigate whether the use of unlabelled data in a semi-supervised algorithm can lead to better classification accuracy than that from a purely supervised classifier. To that end, we propose to use the 2ν-SVM classifier (a version of the SVM which efficiently handles cases with imbalance in the class labels) in the Branch-and-Bound (BB) implementation of a semi-supervised SVM. We investigate the performance of the proposed method on both synthetic data, specifically the popular 2-Moon data set, and on carotid plaque ultrasound images, where amongst the set of labelled plaque images there is at least twice as much unstable plaques than stable plaques. For the 2-Moon data with class imbalance in the labelled data set, the use of 2ν-SVM with a semi-supervised algorithm yielded an improved classification result over the same semi-supervised algorithm in combination with the generic SVM, and also over pure supervised SVM classifiers. In the case of carotid plaque images, for which the training data was composed of 18 labelled (6 stable, 12 unstable) and 18 unlabelled images - the results were inconclusive. A highest classification accuracy of 70.11% was achieved with both a supervised 2ν-SVM, and the BB (semi-supervised) algorithm that used the 2ν-SVM as a classifying component. The plain SVM, either when used as a purely supervised classifier, or as part of the BB algorithm, yielded lower classification accuracy, proving that the 2ν-SVM better handles cases when the labelled training data contains imbalanced numbers of class labels.
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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 | 0,004 | 0,007 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,001 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,001 | 0,001 |
| Bibliométrie | 0,001 | 0,001 |
| Études des sciences et des technologies | 0,001 | 0,001 |
| Communication savante | 0,001 | 0,001 |
| Science ouverte | 0,002 | 0,001 |
| Intégrité de la recherche | 0,002 | 0,002 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,001 | 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 ».