We propose a novel unsupervised out-of-distribution detection method for medical images based on implicit fields image representations. In our approach, an auto-decoder feed-forward neural network learns the distribution of healthy images in the form of a mapping between spatial coordinates and probabilities over a proxy for tissue types. At inference time, the learnt distribution is used to retrieve, from a given test image, a restoration, i.e. an image maximally consistent with the input one but belonging to the healthy distribution. Anomalies are localized using the voxel-wise probability predicted by our model for the restored image. We tested our approach in the task of unsupervised localization of gliomas on brain MR images and compared it to several other VAE-based anomaly detection methods. Results show that the proposed technique substantially outperforms them (average DICE 0.640 vs 0.518 for the best performing VAE-based alternative) while also requiring considerably less computing time.


翻译:我们提议了一种基于隐含字段图像显示的医学图像不受监督的新颖的分布外检测方法。 在我们的方法中,一个自动解码器 feed-front-forward 神经网络以空间坐标和概率之间的映射形式,通过组织类型的代理体的概率来学习健康图像的分布。在推断时间里,所学到的分布方法被用来从给定的测试图像中检索一个恢复,即一个与输入输入最一致但属于健康分布的图像。异常点使用我们恢复图像模型预测的异异种概率是本地化的。我们测试了我们在大脑MMR图像上对闪光眼进行不受监督的定位的任务中所采用的方法,并将其与其他基于VAE的异常探测方法进行比较。结果显示,拟议的技术大大超越了它们(以最佳功能VAE为基础的替代方法平均 DICE 0.640 vs 0.518 ),同时要求大大缩短了计算时间。

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在数据挖掘中,异常检测(英语:anomaly detection)对不符合预期模式或数据集中其他项目的项目、事件或观测值的识别。通常异常项目会转变成银行欺诈、结构缺陷、医疗问题、文本错误等类型的问题。异常也被称为离群值、新奇、噪声、偏差和例外。 特别是在检测滥用与网络入侵时,有趣性对象往往不是罕见对象,但却是超出预料的突发活动。这种模式不遵循通常统计定义中把异常点看作是罕见对象,于是许多异常检测方法(特别是无监督的方法)将对此类数据失效,除非进行了合适的聚集。相反,聚类分析算法可能可以检测出这些模式形成的微聚类。 有三大类异常检测方法。[1] 在假设数据集中大多数实例都是正常的前提下,无监督异常检测方法能通过寻找与其他数据最不匹配的实例来检测出未标记测试数据的异常。监督式异常检测方法需要一个已经被标记“正常”与“异常”的数据集,并涉及到训练分类器(与许多其他的统计分类问题的关键区别是异常检测的内在不均衡性)。半监督式异常检测方法根据一个给定的正常训练数据集创建一个表示正常行为的模型,然后检测由学习模型生成的测试实例的可能性。
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