Tomographic imaging is in general an ill-posed inverse problem. Typically, a single regularized image estimate of the sought-after object is obtained from tomographic measurements. However, there may be multiple objects that are all consistent with the same measurement data. The ability to generate such alternate solutions is important because it may enable new assessments of imaging systems. In principle, this can be achieved by means of posterior sampling methods. In recent years, deep neural networks have been employed for posterior sampling with promising results. However, such methods are not yet for use with large-scale tomographic imaging applications. On the other hand, empirical sampling methods may be computationally feasible for large-scale imaging systems and enable uncertainty quantification for practical applications. Empirical sampling involves solving a regularized inverse problem within a stochastic optimization framework in order to obtain alternate data-consistent solutions. In this work, we propose a new empirical sampling method that computes multiple solutions of a tomographic inverse problem that are consistent with the same acquired measurement data. The method operates by repeatedly solving an optimization problem in the latent space of a style-based generative adversarial network (StyleGAN), and was inspired by the Photo Upsampling via Latent Space Exploration (PULSE) method that was developed for super-resolution tasks. The proposed method is demonstrated and analyzed via numerical studies that involve two stylized tomographic imaging modalities. These studies establish the ability of the method to perform efficient empirical sampling and uncertainty quantification.


翻译:一般而言,从地形测量中可以得出对所寻求对象的单一正规图像估计,但可能有许多与同一测量数据一致的多个对象。生成这种替代解决方案的能力非常重要,因为它可能促成对成像系统进行新的评估。原则上,这可以通过事后取样方法实现。近年来,深神经网络被用于后部取样,结果大有希望。然而,这种方法尚不能用于大型成像应用。另一方面,实验性取样方法可能对于大型成像系统来说是可行的,并有可能对实际应用进行不确定性的量化。经验性取样方法涉及解决一个常规化的反问题,因为它可以对成像系统进行新的评估。在这项工作中,我们建议采用一种新的实验性取样方法,将反映像的多种解决办法与已获得的测量数据一致。这种方法通过基于风格的成像系统进行基于风格的不确定性的图像系统,并使得对实际应用进行不确定性的定量化。 模拟性取样方法涉及通过模拟性研究的Stylection-Syle-Syal-Syal-Syal-Syal-imligal-imal-laimal-laimal-travial-traview-travial-travial-travial-sisal-traview-view-Syal-Syal-Syal-Syal-Syal-vial-Syal-view-Sy-Sy-view-view-view-Sy-Sy-Sy-Sy-Sy-Sy-Sy-Sy-vivivivivical-vivivivivivivivivivivivivial-vical-vial-vial-vicisvial-vial-I-vivivivivical-vial-I-I-I-I-I-I-I-I-I-I-I-I-I-I-I-I-I-I-I-I-I-I-I-I-I-I-I-I-I-I-I-I-I-I-I-I-I-I-I-I-I-I-I-I-I-I-I-I-I-I-I-I-I-I-I-I-

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