AI Summary & Key Takeaways
AI InsightThe experimental results showed that model performance varied depending on the dataset; all models achieved very high classification accuracy on the BloodMNIST dataset, while the DermaMNIST dataset proved to be the most challenging for the models.
📌 3 Key Takeaways
Abstract
Transfer learning-based deep learning models have been widely used in recent years because they can achieve high classification accuracy with a limited amount of labeled medical image data. However, there are few comparative studies that jointly evaluate the accuracy, computational efficiency, and performance consistency across different medical image datasets of current transfer learning models. In this study, the performance of the ResNet50, DenseNet121, EfficientNetB0, EfficientNetV2B0, MobileNetV3, and ConvNeXt-Tiny models, using a transfer learning approach, was comprehensively compared across the PneumoniaMNIST, DermaMNIST, and BloodMNIST datasets. All models were trained on Google Colab using an NVIDIA A100-SXM4-80GB GPU, with the same training parameters, the same data splits, and the same experimental environment. Training utilized the AdamW optimization algorithm, a learning rate of 1×10⁻⁴, a batch size of 32, a maximum of 10 epochs, an early stopping mechanism, and a fixed random seed of 42. The models were evaluated in terms of accuracy, precision, recall, macro F1-score, ROC-AUC, training time, inference time, frames per second (FPS), model size, and number of parameters. The experimental results showed that model performance varied depending on the dataset; all models achieved very high classification accuracy on the BloodMNIST dataset, while the DermaMNIST dataset proved to be the most challenging for the models. In the overall evaluation, the DenseNet121 and ConvNeXt-Tiny models demonstrated the highest average classification performance, while the MobileNetV3 and EfficientNetB0 models stood out in terms of computational efficiency with their smaller model sizes and faster inference times. The findings provide guidance to practitioners and researchers on selecting the appropriate transfer learning model for various medical image classification problems.
Özet
Transfer öğrenme tabanlı derin öğrenme modelleri, sınırlı miktarda etiketli tıbbi görüntü verisi ile yüksek sınıflandırma başarısı sağlayabilmeleri nedeniyle son yıllarda yaygın olarak kullanılmaktadır. Bununla birlikte farklı tıbbi görüntü veri setlerinde güncel transfer öğrenme modellerinin doğruluk, hesaplama verimliliği ve veri setleri arasındaki performans tutarlılığını birlikte değerlendiren karşılaştırmalı çalışmalar sınırlıdır. Bu çalışmada ResNet50, DenseNet121, EfficientNetB0, EfficientNetV2B0, MobileNetV3 ve ConvNeXt Tiny modellerinin transfer öğrenme yaklaşımı kullanılarak PneumoniaMNIST, DermaMNIST ve BloodMNIST veri setleri üzerindeki performansları kapsamlı olarak karşılaştırılmıştır. Tüm modeller aynı eğitim parametreleri, aynı veri bölünmeleri ve aynı deney ortamında Google Colab üzerinde NVIDIA A100-SXM4-80GB GPU kullanılarak eğitilmiştir. Eğitimlerde AdamW optimizasyon algoritması, 1×10⁻⁴ öğrenme oranı, 32 batch büyüklüğü, maksimum 10 epoch, erken durdurma mekanizması ve sabit 42 rastgelelik tohumu kullanılmıştır. Modeller; Accuracy, Precision, Recall, Macro F1-score, ROC-AUC, eğitim süresi, çıkarım süresi, saniyedeki kare sayısı (FPS), model boyutu ve parametre sayısı açısından değerlendirilmiştir. Deneysel sonuçlar, veri setine bağlı olarak model performanslarının değiştiğini, BloodMNIST veri setinde tüm modellerin oldukça yüksek sınıflandırma başarısı elde ettiğini, DermaMNIST veri setinin ise modeller için en zorlayıcı veri seti olduğunu göstermiştir. Genel değerlendirmede DenseNet121 ve ConvNeXt Tiny modelleri en yüksek ortalama sınıflandırma performansını sergilerken, MobileNetV3 ve EfficientNetB0 modelleri daha düşük model boyutu ve daha hızlı çıkarım süreleriyle hesaplama verimliliği açısından öne çıkmıştır. Elde edilen bulgular, farklı tıbbi görüntü sınıflandırma problemleri için uygun transfer öğrenme modelinin seçimine yönelik uygulayıcılara ve araştırmacılara yol gösterici niteliktedir.