Science子刊 | 基于公平贝叶斯扰动,首个面向医学图像生成公平性的方法FairDiffusion来了

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Science子刊 | 基于公平贝叶斯扰动,首个面向医学图像生成公平性的方法FairDiffusion来了


1. 研究背景与问题

人工智能在医学影像领域的应用(如Stable Diffusion)存在人口统计属性上的生成差异,表现为女性、白人及非西班牙裔样本质量更高,而男性、亚洲人及西班牙裔样本表现欠佳,可能加剧医疗资源分配不公平

2. 研究创新与贡献

哈佛大学与纽约大学团队提出FairDiffusion方法,通过公平贝叶斯扰动机制自适应调节不同群体损失权重,并设计ES-FID、ES-IS、ES-AUC等新指标量化公平性。同时构建FairGenMed数据集,涵盖多维敏感属性标注的临床眼底图像。

3. 技术核心

公平贝叶斯扰动:引入自适应高斯扰动缩小群体误差差距。

损失差异量化:定义平均损失差异指导参数更新。

贝叶斯优化:采用上置信界(UCB)函数平衡探索与利用。

4. 实验结果

定性分析:FairDiffusion生成的弱势群体图像细节更接近真实数据。

定量指标:在SLO眼底、皮肤病(HAM10000)和胸部X光(CheXpert)数据上,ES-FID/ES-IS显示群体间差距显著缩小。

临床相关性:ES-AUC证明生成图像与文本提示的语义一致性提升,尤其改善弱势群体的诊断特征。

5. 未来方向

扩充数据集规模、丰富敏感属性维度,探索更广泛的公平生成策略,推动AI在医疗影像中的普惠应用

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