Convolutional neural networks (CNNs) have been tremendously successful in solving imaging inverse problems. To understand their success, an effective strategy is to construct simpler and mathematically more tractable convolutional sparse coding (CSC) models that share essential ingredients with CNNs. Existing CSC methods, however, underperform leading CNNs in challenging inverse problems. We hypothesize that the performance gap may be attributed in part to how they process images at different spatial scales: While many CNNs use multiscale feature representations, existing CSC models mostly rely on single-scale dictionaries. To close the performance gap, we thus propose a multiscale convolutional dictionary structure. The proposed dictionary structure is derived from the U-Net, arguably the most versatile and widely used CNN for image-to-image learning problems. We show that incorporating the proposed multiscale dictionary in an otherwise standard CSC framework yields performance competitive with state-of-the-art CNNs across a range of challenging inverse problems including CT and MRI reconstruction. Our work thus demonstrates the effectiveness and scalability of the multiscale CSC approach in solving challenging inverse problems.


翻译:进化神经网络(CNNs)在解决成像反问题方面取得了巨大成功。为了理解它们的成功,有效的战略是建立更简单、数学上更易移动的进化稀释编码模型,与CNN共享基本成份。但是,CSC的现有方法在挑战反向问题方面表现不佳。我们假设,性能差距的部分原因是它们在不同空间尺度上处理图像的方式:虽然许多CNN使用多尺度特征演示,但现有的CSC模型主要依赖单一尺度的字典。为了缩小性能差距,我们因此建议了一个多尺度的进化字典结构。提议的字典结构来自U-Net,可能是用于图像到图像学习问题的最灵活和最广泛使用的CNN。我们表明,将拟议的多尺度词典纳入一个非标准的CSC框架,能与最先进的CNN在一系列具有挑战性的问题(包括CT和MRI重建)中产生竞争力。因此,我们的工作显示了多尺度的CSC方法在解决具有挑战性的问题方面的有效性和可扩展性。

0
下载
关闭预览

相关内容

专知会员服务
60+阅读 · 2020年3月19日
100+篇《自监督学习(Self-Supervised Learning)》论文最新合集
专知会员服务
164+阅读 · 2020年3月18日
强化学习最新教程,17页pdf
专知会员服务
174+阅读 · 2019年10月11日
机器学习入门的经验与建议
专知会员服务
92+阅读 · 2019年10月10日
【SIGGRAPH2019】TensorFlow 2.0深度学习计算机图形学应用
专知会员服务
39+阅读 · 2019年10月9日
VCIP 2022 Call for Special Session Proposals
CCF多媒体专委会
1+阅读 · 2022年4月1日
AIART 2022 Call for Papers
CCF多媒体专委会
1+阅读 · 2022年2月13日
【ICIG2021】Latest News & Announcements of the Tutorial
中国图象图形学学会CSIG
3+阅读 · 2021年12月20日
【ICIG2021】Check out the hot new trailer of ICIG2021 Symposium3
中国图象图形学学会CSIG
0+阅读 · 2021年11月9日
【ICIG2021】Check out the hot new trailer of ICIG2021 Symposium2
中国图象图形学学会CSIG
0+阅读 · 2021年11月8日
【ICIG2021】Check out the hot new trailer of ICIG2021 Symposium1
中国图象图形学学会CSIG
0+阅读 · 2021年11月3日
Hierarchically Structured Meta-learning
CreateAMind
26+阅读 · 2019年5月22日
Transferring Knowledge across Learning Processes
CreateAMind
28+阅读 · 2019年5月18日
Unsupervised Learning via Meta-Learning
CreateAMind
42+阅读 · 2019年1月3日
disentangled-representation-papers
CreateAMind
26+阅读 · 2018年9月12日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2013年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2013年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2013年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2011年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2011年12月31日
Arxiv
20+阅读 · 2021年2月28日
Arxiv
12+阅读 · 2020年8月3日
VIP会员
相关VIP内容
相关资讯
VCIP 2022 Call for Special Session Proposals
CCF多媒体专委会
1+阅读 · 2022年4月1日
AIART 2022 Call for Papers
CCF多媒体专委会
1+阅读 · 2022年2月13日
【ICIG2021】Latest News & Announcements of the Tutorial
中国图象图形学学会CSIG
3+阅读 · 2021年12月20日
【ICIG2021】Check out the hot new trailer of ICIG2021 Symposium3
中国图象图形学学会CSIG
0+阅读 · 2021年11月9日
【ICIG2021】Check out the hot new trailer of ICIG2021 Symposium2
中国图象图形学学会CSIG
0+阅读 · 2021年11月8日
【ICIG2021】Check out the hot new trailer of ICIG2021 Symposium1
中国图象图形学学会CSIG
0+阅读 · 2021年11月3日
Hierarchically Structured Meta-learning
CreateAMind
26+阅读 · 2019年5月22日
Transferring Knowledge across Learning Processes
CreateAMind
28+阅读 · 2019年5月18日
Unsupervised Learning via Meta-Learning
CreateAMind
42+阅读 · 2019年1月3日
disentangled-representation-papers
CreateAMind
26+阅读 · 2018年9月12日
相关基金
国家自然科学基金
0+阅读 · 2013年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2013年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2013年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2011年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2011年12月31日
Top
微信扫码咨询专知VIP会员