High Resolution (HR) medical images provide rich anatomical structure details to facilitate early and accurate diagnosis. In MRI, restricted by hardware capacity, scan time, and patient cooperation ability, isotropic 3D HR image acquisition typically requests long scan time and, results in small spatial coverage and low SNR. Recent studies showed that, with deep convolutional neural networks, isotropic HR MR images could be recovered from low-resolution (LR) input via single image super-resolution (SISR) algorithms. However, most existing SISR methods tend to approach a scale-specific projection between LR and HR images, thus these methods can only deal with a fixed up-sampling rate. For achieving different up-sampling rates, multiple SR networks have to be built up respectively, which is very time-consuming and resource-intensive. In this paper, we propose ArSSR, an Arbitrary Scale Super-Resolution approach for recovering 3D HR MR images. In the ArSSR model, the reconstruction of HR images with different up-scaling rates is defined as learning a continuous implicit voxel function from the observed LR images. Then the SR task is converted to represent the implicit voxel function via deep neural networks from a set of paired HR-LR training examples. The ArSSR model consists of an encoder network and a decoder network. Specifically, the convolutional encoder network is to extract feature maps from the LR input images and the fully-connected decoder network is to approximate the implicit voxel function. Due to the continuity of the learned function, a single ArSSR model can achieve arbitrary up-sampling rate reconstruction of HR images from any input LR image after training. Experimental results on three datasets show that the ArSSR model can achieve state-of-the-art SR performance for 3D HR MR image reconstruction while using a single trained model to achieve arbitrary up-sampling scales.


翻译:高分辨率(HR) 医疗图像提供了丰富的解剖结构细节,以便于早期和准确的诊断。在磁共振成像仪中,大多数现有的 SIR 方法倾向于在硬件容量、扫描时间和病人合作能力的限制下,在磁共振三维HR图像获取中,通常需要长期扫描时间,并导致空间覆盖面小和SNR低。最近的研究显示,由于具有深层神经神经网络,通过单一图像超解算法(SISR)的低解析(LR)输入了高分辨率的HR MR图像。然而,大多数现有的SIR 方法倾向于接近LR和HR图像之间的比例预测,因此这些方法只能处理固定的上层图像采集率。为了实现不同的上层扫描率,为了实现不同的上层图像扫描率,多个SR网络需要分别建立,这非常耗时和资源密集。我们提议,一个用于恢复3D HRMRM 图像的任意放大超级解析解析方法。在ARSR 模型模型中,一个具有不同程度缩缩的HR图像的重建定义,一个从已观测到从已观测到直流正读的图像模型的SLER IM再从所观察到的OLER IM 服务器 服务器网络的连续显示的图像再转换成的OLIS 。

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