With the advent of advances in self-supervised learning, paired clean-noisy data are no longer required in deep learning-based image denoising. However, existing blind denoising methods still require the assumption with regard to noise characteristics, such as zero-mean noise distribution and pixel-wise noise-signal independence; this hinders wide adaptation of the method in the medical domain. On the other hand, unpaired learning can overcome limitations related to the assumption on noise characteristics, which makes it more feasible for collecting the training data in real-world scenarios. In this paper, we propose a novel image denoising scheme, Interdependent Self-Cooperative Learning (ISCL), that leverages unpaired learning by combining cyclic adversarial learning with self-supervised residual learning. Unlike the existing unpaired image denoising methods relying on matching data distributions in different domains, the two architectures in ISCL, designed for different tasks, complement each other and boost the learning process. To assess the performance of the proposed method, we conducted extensive experiments in various biomedical image degradation scenarios, such as noise caused by physical characteristics of electron microscopy (EM) devices (film and charging noise), and structural noise found in low-dose computer tomography (CT). We demonstrate that the image quality of our method is superior to conventional and current state-of-the-art deep learning-based image denoising methods, including supervised learning.


翻译:随着自我监督学习的进展的到来,在深层次的基于学习的图像中,不再需要对齐清洁的数据。然而,现有的盲目分解方法仍然需要关于噪音特性的假设,例如零平均值的噪音分布和像素的噪声信号独立;这妨碍了医疗领域对这种方法的广泛调整。另一方面,无节制的学习可以克服与噪音特性假设有关的限制,这使得在现实世界情景中收集培训数据更加可行。在本文中,我们提出一个新的图像分解方案,即相互依存的自我合作学习(ISCL),通过将周期性对抗性学习与自我监督的残余学习相结合,来利用无节制的学习。与现有的依赖在不同领域匹配数据分布的未受封化的图像分解方法不同,ISCL的两种结构是为不同任务设计的,相互补充和促进学习过程。为了评估拟议方法的绩效,我们在各种生物医学图像降解假设方案中进行了广泛的实验,例如将循环对抗性对抗性学习与自我监督的残余学习方法相结合(我们所找到的磁感测测测到电磁系统中,即电磁感测测测测到高压的系统系统-摄像学方法)。

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