Image-to-image translation plays a vital role in tackling various medical imaging tasks such as attenuation correction, motion correction, undersampled reconstruction, and denoising. Generative adversarial networks have been shown to achieve the state-of-the-art in generating high fidelity images for these tasks. However, the state-of-the-art GAN-based frameworks do not estimate the uncertainty in the predictions made by the network that is essential for making informed medical decisions and subsequent revision by medical experts and has recently been shown to improve the performance and interpretability of the model. In this work, we propose an uncertainty-guided progressive learning scheme for image-to-image translation. By incorporating aleatoric uncertainty as attention maps for GANs trained in a progressive manner, we generate images of increasing fidelity progressively. We demonstrate the efficacy of our model on three challenging medical image translation tasks, including PET to CT translation, undersampled MRI reconstruction, and MRI motion artefact correction. Our model generalizes well in three different tasks and improves performance over state of the art under full-supervision and weak-supervision with limited data. Code is released here: https://github.com/ExplainableML/UncerGuidedI2I


翻译:图像到图像翻译在应对各种医学成像任务(如减速校正、运动校正、低印的重建和去除等)方面发挥着至关重要的作用。生成式对抗性网络已证明在为这些任务制作高忠诚度图像方面达到了最先进的水平。然而,以GAN为基础的最先进的框架并没有估计对医学专家作出知情医疗决定和随后修订至关重要的网络预测的不确定性,而且最近还显示可以改进模型的性能和可解释性。在这项工作中,我们提出了一个为图像到图像翻译提供不确定性指导的渐进学习计划。通过将感官不确定性作为GANs逐渐培训的注意地图,我们逐渐产生越来越忠实的图像。我们展示了我们关于三项挑战性医学成像翻译任务的模型的功效,包括PET到CT翻译、不受欢迎的MRI重建以及MRI运动的Artefact校正。我们的模式在三种不同的任务中非常出色,并且改进了在全面监督/监督之下艺术状态的绩效。 MADR/SULDRDRI 和微软的GLMLDADRDRMLDRDRD)的有限数据规则。我们展示了模型的效能。

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