Deep learning (DL) models are capable of successfully exploiting latent representations in MR data and have become state-of-the-art for accelerated MRI reconstruction. However, undersampling the measurements in k-space as well as the over- or under-parameterized and non-transparent nature of DL make these models exposed to uncertainty. Consequently, uncertainty estimation has become a major issue in DL MRI reconstruction. To estimate uncertainty, Monte Carlo (MC) inference techniques have become a common practice where multiple reconstructions are utilized to compute the variance in reconstruction as a measurement of uncertainty. However, these methods demand high computational costs as they require multiple inferences through the DL model. To this end, we introduce a method to estimate uncertainty during MRI reconstruction using a pixel classification framework. The proposed method, PixCUE (stands for Pixel Classification Uncertainty Estimation) produces the reconstructed image along with an uncertainty map during a single forward pass through the DL model. We demonstrate that this approach generates uncertainty maps that highly correlate with the reconstruction errors with respect to various MR imaging sequences and under numerous adversarial conditions. We also show that the estimated uncertainties are correlated to that of the conventional MC method. We further provide an empirical relationship between the uncertainty estimations using PixCUE and well-established reconstruction metrics such as NMSE, PSNR, and SSIM. We conclude that PixCUE is capable of reliably estimating the uncertainty in MRI reconstruction with a minimum additional computational cost.


翻译:深度学习(DL)模型能够成功地利用MR数据中的潜在代表,并已成为加速MRI重建的最先进方法。然而,对K-空间的测量以及DL的超度或低度和不透明性进行取样不足,使这些模型暴露于不确定性。因此,不确定性估算已成为DL MRI重建中的一个主要问题。为了估计不确定性,蒙特卡洛(MC)推论技术已成为一种常见做法,即利用多次重建来计算重建过程中的差异,以此作为不确定性的衡量。然而,这些方法需要高计算成本,因为它们需要通过DL模型进行多重推断。为此,我们采用一种方法,利用像素分类框架来估计MRI重建过程中的不确定性。拟议的方法,PixCUE(支持Pix分类不确定性不确定性)生成了经DLML模型的重建图像和不确定性地图。我们通过DLL模型,这一方法产生的不确定性地图与重建过程中的重建误差密切相关,而MRIM序列的重建则需要多度估算。我们利用MRIM的准确性估算模型,在多种常规对比条件下,我们利用这种不确定性的精确性评估提供了一种稳定的评估。</s>

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