In recent years, deep learning has achieved remarkable empirical success for image reconstruction. This has catalyzed an ongoing quest for precise characterization of correctness and reliability of data-driven methods in critical use-cases, for instance in medical imaging. Notwithstanding the excellent performance and efficacy of deep learning-based methods, concerns have been raised regarding their stability, or lack thereof, with serious practical implications. Significant advances have been made in recent years to unravel the inner workings of data-driven image recovery methods, challenging their widely perceived black-box nature. In this article, we will specify relevant notions of convergence for data-driven image reconstruction, which will form the basis of a survey of learned methods with mathematically rigorous reconstruction guarantees. An example that is highlighted is the role of ICNN, offering the possibility to combine the power of deep learning with classical convex regularization theory for devising methods that are provably convergent. This survey article is aimed at both methodological researchers seeking to advance the frontiers of our understanding of data-driven image reconstruction methods as well as practitioners, by providing an accessible description of useful convergence concepts and by placing some of the existing empirical practices on a solid mathematical foundation.


翻译:近些年来,深层次的学习在图像重建方面取得了显著的实证成功,这催生了对数据驱动方法在关键使用情况下(例如医学成像)的准确性和可靠性进行准确定性的不断探索,尽管深层次的学习方法表现优异,效果良好,但人们对其稳定性或缺乏稳定性提出了关切,并产生了严重的实际影响。近年来,在解开数据驱动图像恢复方法的内部工作方面取得了显著进展,对其广泛认为的黑盒性质提出了挑战。在本篇文章中,我们将具体说明数据驱动图像重建的趋同相关概念,这些概念将成为用数学上严格的重建保证来调查所学方法的基础。一个突出的例子就是国际网络的作用,它提供了将深层次学习的力量与古典的康韦克斯规范理论相结合的可能性,以设计各种容易趋同的方法。本调查文章的目的在于通过提供实用的对数据驱动图像重建方法的实用描述,并通过将一些现有经验实践置于坚实的数学基础上,提高我们对数据驱动图像重建方法的理解的前沿。

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