UniPET:一种适用于不同剂量降低因子的高质量PET图像去噪通用网络

Hugging Face Daily Papers 论文

摘要

UniPET是一种用于PET图像去噪的通用网络,通过域泛化和区域感知学习处理变化的剂量降低因子,达到了最先进的性能。

大多数现有的基于深度学习的PET图像去噪方法假设低剂量PET图像具有固定且已知的剂量降低因子(DRF)。然而,在实际应用中,当DRF超出假设范围时,这些方法会遇到显著的性能下降。为了解决不同DRF带来的挑战,一些初步研究聚焦于通用PET图像去噪任务,旨在训练一个覆盖不同DRF低剂量数据的通用模型。然而,这些通用模型常常难以处理不同DRF数据中存在的不一致风格,导致风格消除问题并出现显著的过度平滑效果。为解决这一问题,我们创新性地将域泛化引入PET图像去噪,并提出了一种通用PET图像去噪网络(UniPET),以实现跨不同DRF的高质量PET图像去噪。UniPET包含两个主要创新:风格对齐网络(SAN)和区域感知学习策略(RALS)。具体而言,SAN利用源自域泛化的风格对齐技术,对齐并恢复不同DRF之间的风格,确保模型在不同DRF上的泛化能力,同时有效保留风格。此外,为增强风格恢复,RALS区分平坦区域和风格化区域,仅在后者进行对抗学习,从而更有效地引导模型聚焦于学习风格化区域。实验表明,我们提出的UniPET能够自适应地恢复不同的DRF风格,并实现跨DRF的高质量PET图像去噪。全面的实验结果显示,UniPET在特定DRF下表现出与特定DRF模型相当的性能,并在通用PET图像去噪中从定量、感知和临床角度均实现了最先进的性能。
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摘要

一种通用PET图像去噪框架通过域泛化技术和区域感知学习策略,解决了剂量减少因子变异性问题。

现有大多数基于深度学习的PET图像去噪方法假设低剂量PET图像具有固定且已知的剂量减少因子(DRF)。然而,在实际应用中,当DRF超出假设范围时,这些方法会出现显著的性能下降。为了应对不同DRF带来的挑战,一些初步研究聚焦于通用PET图像去噪任务,旨在训练一个覆盖多种DRF低剂量数据的通用模型。然而,这些朴素通用模型在处理不同DRF数据中存在的风格不匹配问题时,常常陷入风格消除问题,并伴有明显的过度平滑效应。针对这一问题,我们创新性地将域泛化引入PET图像去噪,并提出了一种通用PET图像去噪网络(UniPET),以实现跨多种DRF的高质量PET图像去噪。UniPET包含两大创新:风格对齐网络(SAN)和区域感知学习策略(RALS)。具体来说,SAN利用源自域泛化的风格对齐技术,对齐并恢复不同DRF下的风格,确保模型在多种DRF上的泛化能力,同时有效保持风格。此外,为了增强风格恢复,RALS区分平坦区域和风格化区域,仅对后者进行对抗学习,从而更有效地引导模型聚焦于学习风格化区域。实验证明,我们提出的UniPET能够自适应地恢复不同DRF的风格,实现跨DRF的高质量PET图像去噪。综合实验表明,UniPET在特定DRF上表现出与专用DRF模型相当的性能,并在通用PET图像去噪的定量、感知和临床评估中达到了最先进水平。

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