It is time-consuming and expensive to take high-quality or high-resolution electron microscopy (EM) and fluorescence microscopy (FM) images. Taking these images could be even invasive to samples and may damage certain subtleties in the samples after long or intense exposures, often necessary for achieving high-quality or high resolution in the first place. Advances in deep learning enable us to perform image-to-image transformation tasks for various types of microscopy image reconstruction, computationally producing high-quality images from the physically acquired low-quality ones. When training image-to-image transformation models on pairs of experimentally acquired microscopy images, prior models suffer from performance loss due to their inability to capture inter-image dependencies and common features shared among images. Existing methods that take advantage of shared features in image classification tasks cannot be properly applied to image reconstruction tasks because they fail to preserve the equivariance property under spatial permutations, something essential in image-to-image transformation. To address these limitations, we propose the augmented equivariant attention networks (AEANets) with better capability to capture inter-image dependencies, while preserving the equivariance property. The proposed AEANets captures inter-image dependencies and shared features via two augmentations on the attention mechanism, which are the shared references and the batch-aware attention during training. We theoretically derive the equivariance property of the proposed augmented attention model and experimentally demonstrate its consistent superiority in both quantitative and visual results over the baseline methods.


翻译:采用高质量或高分辨率电子显微镜(EM)和荧光显微镜(FM)图像是耗时和昂贵的。采用这些图像可能甚至侵入样本,并在长期或密集接触后损害样本中的某些细微之处,这往往是实现高质量或高分辨率所必需的。深层次学习的进展使我们能够为各种类型的显微镜图像重建执行图像到图像转换任务,计算从实际获得的低质量图像中产生高质量的图像。当对实验获得的显微镜(FM)相配方进行图像到影像转换模型培训时,以往的直观模型可能因为无法捕捉不同图像之间的依赖性和图像之间共享的共同特征而丧失性能。利用现有方法利用图像分类任务的共同特征,无法适当地应用到图像重建任务中的现有方法,因为这些方法未能在空间变异的情况下保留等离异性属性,而这是图像到图像转换的关键。为了解决这些局限性,我们建议增加不均匀的注意网络(AEEnerietetet),其质量模型由于更好地掌握了获取不同图像的基线和图像之间的共同性能性能,同时维护了拟议在不断增长的可靠性的可靠性,同时保持了在不断增长的可靠性的可靠性的可靠性的可靠性的可靠性和可靠性的可靠性的可靠性。

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