Undersampling the k-space during MR acquisitions saves time, however results in an ill-posed inversion problem, leading to an infinite set of images as possible solutions. Traditionally, this is tackled as a reconstruction problem by searching for a single "best" image out of this solution set according to some chosen regularization or prior. This approach, however, misses the possibility of other solutions and hence ignores the uncertainty in the inversion process. In this paper, we propose a method that instead returns multiple images which are possible under the acquisition model and the chosen prior to capture the uncertainty in the inversion process. To this end, we introduce a low dimensional latent space and model the posterior distribution of the latent vectors given the acquisition data in k-space, from which we can sample in the latent space and obtain the corresponding images. We use a variational autoencoder for the latent model and the Metropolis adjusted Langevin algorithm for the sampling. We evaluate our method on two datasets; with images from the Human Connectome Project and in-house measured multi-coil images. We compare to five alternative methods. Results indicate that the proposed method produces images that match the measured k-space data better than the alternatives, while showing realistic structural variability. Furthermore, in contrast to the compared methods, the proposed method yields higher uncertainty in the undersampled phase encoding direction, as expected. Keywords: Magnetic Resonance image reconstruction, uncertainty estimation, inverse problems, sampling, MCMC, deep learning, unsupervised learning.
翻译:在MR 采购期间对 k- 空间进行下取样会节省时间, 但结果却会产生一个错误的反向问题, 导致一系列无限的图像作为可能的解决方案。 传统上, 这个问题是一个重建问题。 通常, 寻找一个单一的“ 最佳” 图像, 根据某些选择的正规化或先前设定的解决方案, 从这个解决方案中寻找一个单一的“ 最佳” 图像。 但是, 这种方法忽略了其他解决方案的可能性, 从而忽略了反向过程的不确定性。 在本文中, 我们建议一种方法, 而不是返回在获取模型下和在获取反向过程不确定性之前选择的多种图像。 为此, 我们引入了一个低维潜潜空空间和模型, 模拟潜在矢量矢量矢量的远端分布。 由于 k- 空间的获取数据数据, 我们可以从隐蔽空间中提取一个“ 最佳” 图像, 并且获取相应的图像。 我们用一个变异性自动的算法来计算潜在模型和经调整的兰特文算法 。 我们用两个数据集来评估我们的方法, 由人类连接项目和内部测算的多层图像 。 我们用的是非替代方法, 比较了一种非更精确的图像 。 我们用一种非替代的方法, 。 。 。, 的结果显示不精确的,, 显示的, 结构的,, 显示结构的变法, 显示的变式的变式的变式的方法,,,,,, 比较了 比较了 比较了 比较了 比较了 的变式的方法,, 结构的变式的变式的变式的方法,, 的变式的方法,,, 比较了 比较了 比较了,,,,, 的变式的变式方法, 的变式方法, 的变式方法, 的变式方法,,,,, 的变式方法,, 的 结构的变式的变式方法, 的变式的变式的变式的变式方法,, 的变式的变式的变式方法, 的变式的变式的变式的变式的变式的变式的变式的变式的变