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数学 > 数值分析

arXiv:2412.01703 (math)
[提交于 2024年12月2日 ]

标题: 稀疏视图CT中可解释图像重建的深度猜测加速方法

标题: Deep Guess acceleration for explainable image reconstruction in sparse-view CT

Authors:Elena Loli Piccolomini, Davide Evangelista, Elena Morotti
摘要: 稀疏视图计算机断层扫描(CT)是一种新兴的协议,旨在减少医学成像中的X射线剂量辐射。传统的滤波反投影算法重建由于数据稀疏而受到严重伪影的影响。相比之下,基于模型的迭代重建(MBIR)算法虽然通过正则化更好地抑制了噪声,但计算成本太高,不适合临床使用。本文介绍了一种新技术,称为深度猜测加速方案,使用训练好的神经网络来加快正则化的MBIR并提高重建精度。我们集成了最先进的深度学习工具,为求解非凸模型的邻近算法提供一个聪明的初始猜测,从而在少数迭代中计算出可解释的解决方案图像。在真实CT图像上的实验结果表明,深度猜测在(非常)稀疏的断层扫描协议中是有效的,它克服了其单纯的变分对应方法和许多最先进的数据驱动方法。我们还考虑了一个无真实值的实现,并测试了所提出框架对噪声的鲁棒性。
摘要: Sparse-view Computed Tomography (CT) is an emerging protocol designed to reduce X-ray dose radiation in medical imaging. Traditional Filtered Back Projection algorithm reconstructions suffer from severe artifacts due to sparse data. In contrast, Model-Based Iterative Reconstruction (MBIR) algorithms, though better at mitigating noise through regularization, are too computationally costly for clinical use. This paper introduces a novel technique, denoted as the Deep Guess acceleration scheme, using a trained neural network both to quicken the regularized MBIR and to enhance the reconstruction accuracy. We integrate state-of-the-art deep learning tools to initialize a clever starting guess for a proximal algorithm solving a non-convex model and thus computing an interpretable solution image in a few iterations. Experimental results on real CT images demonstrate the Deep Guess effectiveness in (very) sparse tomographic protocols, where it overcomes its mere variational counterpart and many data-driven approaches at the state of the art. We also consider a ground truth-free implementation and test the robustness of the proposed framework to noise.
主题: 数值分析 (math.NA) ; 人工智能 (cs.AI); 计算机视觉与模式识别 (cs.CV)
引用方式: arXiv:2412.01703 [math.NA]
  (或者 arXiv:2412.01703v1 [math.NA] 对于此版本)
  https://doi.org/10.48550/arXiv.2412.01703
通过 DataCite 发表的 arXiv DOI

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来自: Elena Morotti [查看电子邮件]
[v1] 星期一, 2024 年 12 月 2 日 16:49:42 UTC (9,679 KB)
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