In many inverse problems such as 3D X-ray Computed Tomography (CT), the estimation of an unknown quantity, such as a volume or an image, can be greatly enhanced, compared to maximum-likelihood techniques, by incorporating a prior model on the quantity to reconstruct. A complex prior can be designed for multi-channel estimation such as reconstruction and segmentation thanks to Gauss-Markov-Potts prior model. For very large inverse problems such as 3D X-ray CT, maximization a posteriori (MAP) techniques are often used due to the huge size of the data and the unknown. Nevertheless, MAP estimation does not enable to have quantify uncertainties on the retrieved reconstruction, which can be useful for post-reconstruction processes for instance in industry and medicine. A way to tackle the problem of uncertainties estimation is to compute posterior mean (PM) for which the uncertainties are the variances of the posterior distribution. Because MCMC methods are not affordable for very large 3D problems, this paper presents an algorithm to jointly estimate the reconstruction and the uncertainties by computing PM thanks to variational Bayesian approach (VBA). The prior model we consider for the unknowns is a Gauss-Markov-Potts prior which has been shown to give good results in many inverse problems. After having detailed the used prior models, the algorithm based on VBA is detailed : it corresponds to an iterative computation ofapproximate distributions through the iterative updates of their parameters. The updating formulae are given in the last section. We also provide a method for initialization of the algorithm, as a method to fix each parameter. Perspectives are applications of this algorithm to large 3D problems such as 3D X-ray CT.


翻译:在诸如 3D X 光 X- 光谱化地形学(CT) 等许多反常问题中,对数量不明的估算,例如量或图像的计算,与最大类似性技术相比,可以通过纳入一个用于重建的数量的先前模型,大大地提高数量估计。对于多渠道估算,例如由于Gaus-Markov-Potts 先前的模型而进行的重建和分割,可以设计复杂的先期方法。对于3D X 光谱化等非常大的问题,由于数据规模巨大和未知的版本(MAP)值参数,经常使用一个未知的计算方法。然而,MAP的估算无法量化所回收的重建的不确定性,而这种不确定性对于行业和医学的重建后建过程可能有用。解决不确定性估算问题的一个方法是将海图值值值(PM) 值值值值与后分布的差别。由于 3D 问题很大,本文提供了一种算法来共同估计最新的重建和不确定性, 因为它在变异性Bay- PO 的初始应用方法。

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