Hyperspectral imaging has the potential to improve intraoperative decision making if tissue characterisation is performed in real-time and with high-resolution. Hyperspectral snapshot mosaic sensors offer a promising approach due to their fast acquisition speed and compact size. However, a demosaicking algorithm is required to fully recover the spatial and spectral information of the snapshot images. Most state-of-the-art demosaicking algorithms require ground-truth training data with paired snapshot and high-resolution hyperspectral images, but such imagery pairs with the exact same scene are physically impossible to acquire in intraoperative settings. In this work, we present a fully unsupervised hyperspectral image demosaicking algorithm which only requires exemplar snapshot images for training purposes. We regard hyperspectral demosaicking as an ill-posed linear inverse problem which we solve using a deep neural network. We take advantage of the spectral correlation occurring in natural scenes to design a novel inter spectral band regularisation term based on spatial gradient consistency. By combining our proposed term with standard regularisation techniques and exploiting a standard data fidelity term, we obtain an unsupervised loss function for training deep neural networks, which allows us to achieve real-time hyperspectral image demosaicking. Quantitative results on hyperspetral image datasets show that our unsupervised demosaicking approach can achieve similar performance to its supervised counter-part, and significantly outperform linear demosaicking. A qualitative user study on real snapshot hyperspectral surgical images confirms the results from the quantitative analysis. Our results suggest that the proposed unsupervised algorithm can achieve promising hyperspectral demosaicking in real-time thus advancing the suitability of the modality for intraoperative use.


翻译:超光谱光谱光谱成像具有潜力,如果组织特征是实时和高分辨率的,则有可能改善内部决策。 超光谱光谱光谱马赛克传感器因其快速获取速度和紧凑尺寸而提供了一个充满希望的方法。 然而, 要完全恢复光谱图像的空间和光谱信息, 需要一个演示式算法。 多数最先进的光谱透析算法需要使用配对快照和高分辨率高分辨率超光谱图像进行地面光谱培训数据, 但与同一场景相配的图像在内部操作环境中是不可能获得的。 在这项工作中,我们展示了完全不受监督的超光谱图像感光谱解算算算算法,这只要求为培训目的提供模拟光谱图像。 我们把超光谱感测成是一个错误的线性线性问题,我们用深神经网络来解决。 我们利用在自然场中出现的光谱关联来设计一个新的光谱谱频谱比比值比值比值比值比值比值比值的比值比值, 。 通过将我们提议的术语与标准的不正规化技术相结合, 利用超光谱光谱图像的直径直径直径直径分析,利用一个标准直径直径直径直径直径直径直径直径直线图像分析,,, 显示的直径直径直径直径直径直径直径直径直径直径直的图像直径,, 显示的图像直径直径直径,,我们获取的直径直径, 显示的图像直径, 显示的图像直径直径直径直径直径直径直径直径, 显示的直径直径直, 显示的仪的直径直径直径直径直, 。

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