Unveiling Hidden Patterns in Infant Cry Audio: A Multi-Feature Vision Transformer Approach With Explainable AI
Notice bibliographique
Résumé
The early detection and diagnosis of neonatal problems are critical to ensuring that an infant receives timely medical attention, which greatly enhances health outcomes. In this study, we propose a novel deep learning framework that listens to an infant’s cry to identify and diagnose six separate conditions: one being healthy and the other five comprising sepsis, respiratory distress syndrome, jaundice, hyperbilirubinemia, and vomiting. The study utilizes a rich dataset of infant cry recordings from which key acoustic features such as spectrograms, Mel-spectrograms, and Gammatone Frequency Cepstral Coefficients (GFCCs) are extracted. A sophisticated Vision Transformer (ViT) model was developed and meticulously fine-tuned to achieve an impressive 99% classification accuracy through cross-validation. To enhance the model’s interpretability, powerful explainable artificial intelligence (XAI) methods such as LRP, LIME, and attention imaging were implemented to clarify the reasoning behind the model’s outputs. Through cross-validation tests, the model’s trustworthiness and extensive generalizability were assessed. The findings underscore the promising capabilities of employing transformer-based deep learning frameworks along with multimodal acoustic features and explanatory methods to improve cry analysis in infants and their usable scopes in pediatric medicine.
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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 | 0,002 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,001 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,000 | 0,001 |
| Bibliométrie | 0,001 | 0,000 |
| 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 ».