Image reconstruction of low-count positron emission tomography (PET) data is challenging. Kernel methods address the challenge by incorporating image prior information in the forward model of iterative PET image reconstruction. The kernelized expectation-maximization (KEM) algorithm has been developed and demonstrated to be effective and easy to implement. A common approach for a further improvement of the kernel method would be adding an explicit regularization, which however leads to a complex optimization problem. In this paper, we propose an implicit regularization for the kernel method by using a deep coefficient prior, which represents the kernel coefficient image in the PET forward model using a convolutional neural-network. To solve the maximum-likelihood neural network-based reconstruction problem, we apply the principle of optimization transfer to derive a neural KEM algorithm. Each iteration of the algorithm consists of two separate steps: a KEM step for image update from the projection data and a deep-learning step in the image domain for updating the kernel coefficient image using the neural network. This optimization algorithm is guaranteed to monotonically increase the data likelihood. The results from computer simulations and real patient data have demonstrated that the neural KEM can outperform existing KEM and deep image prior methods.


翻译:重塑低数正电子排放断层仪( PET) 数据 的图像重建具有挑战性。 Kernel 方法通过将图像先前信息纳入迭代 PET 图像重建的前方模型中来应对挑战。 已经开发并展示了内核期望- 最大化( KEM) 算法, 该算法是有效和容易执行的。 进一步改进内核方法的共同方法将增加一个清晰的正规化, 但是这会导致复杂的优化问题。 在本文中, 我们提议对内核方法进行隐含的规范化, 方法是使用一个深厚系数, 之前的系数代表 PET 前方模型中的内核系数图象, 使用一个神经网络 。 为了解决以最大相似性神经网络为基础的重建问题, 我们应用优化传输原则来生成一个神经的 KEM 算法。 算法的每一次循环包括两个不同的步骤: KEM 图像更新的KEM 步骤, 以及 利用神经网络更新内核系数图像的深层学习步骤。 这种优化算法保证单质地增加数据的可能性。 KEM 以前的计算机模拟和真实的图像方法可以显示现有的 KEM 。

0
下载
关闭预览

相关内容

【2022新书】高效深度学习,Efficient Deep Learning Book
专知会员服务
115+阅读 · 2022年4月21日
Stabilizing Transformers for Reinforcement Learning
专知会员服务
57+阅读 · 2019年10月17日
强化学习最新教程,17页pdf
专知会员服务
168+阅读 · 2019年10月11日
VCIP 2022 Call for Special Session Proposals
CCF多媒体专委会
1+阅读 · 2022年4月1日
ACM MM 2022 Call for Papers
CCF多媒体专委会
5+阅读 · 2022年3月29日
IEEE TII Call For Papers
CCF多媒体专委会
3+阅读 · 2022年3月24日
【ICIG2021】Check out the hot new trailer of ICIG2021 Symposium6
中国图象图形学学会CSIG
2+阅读 · 2021年11月12日
【ICIG2021】Check out the hot new trailer of ICIG2021 Symposium4
中国图象图形学学会CSIG
0+阅读 · 2021年11月10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
23+阅读 · 2019年5月22日
Transferring Knowledge across Learning Processes
CreateAMind
26+阅读 · 2019年5月18日
Unsupervised Learning via Meta-Learning
CreateAMind
41+阅读 · 2019年1月3日
A Technical Overview of AI & ML in 2018 & Trends for 2019
待字闺中
16+阅读 · 2018年12月24日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014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 · 2011年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2009年12月31日
Arxiv
21+阅读 · 2022年2月24日
Arxiv
11+阅读 · 2020年12月2日
VIP会员
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
ACM MM 2022 Call for Papers
CCF多媒体专委会
5+阅读 · 2022年3月29日
IEEE TII Call For Papers
CCF多媒体专委会
3+阅读 · 2022年3月24日
【ICIG2021】Check out the hot new trailer of ICIG2021 Symposium6
中国图象图形学学会CSIG
2+阅读 · 2021年11月12日
【ICIG2021】Check out the hot new trailer of ICIG2021 Symposium4
中国图象图形学学会CSIG
0+阅读 · 2021年11月10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
23+阅读 · 2019年5月22日
Transferring Knowledge across Learning Processes
CreateAMind
26+阅读 · 2019年5月18日
Unsupervised Learning via Meta-Learning
CreateAMind
41+阅读 · 2019年1月3日
A Technical Overview of AI & ML in 2018 & Trends for 2019
待字闺中
16+阅读 · 2018年12月24日
相关基金
国家自然科学基金
1+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014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 · 2011年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2009年12月31日
Top
微信扫码咨询专知VIP会员