論文の概要: Conditional Injective Flows for Bayesian Imaging

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2204.07664v3
• Date: Mon, 3 Apr 2023 12:13:43 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2023-04-05 01:34:59.988614
• Title: Conditional Injective Flows for Bayesian Imaging
• Title（参考訳）: ベイジアンイメージングのための条件付きインジェクティブフロー
• Authors: AmirEhsan Khorashadizadeh, Konik Kothari, Leonardo Salsi, Ali Aghababaei Harandi, Maarten de Hoop, Ivan Dokmani\'c
• Abstract要約: インジェクティビティは、低次元の潜在空間とアーキテクチャの革新とともにメモリフットプリントとトレーニング時間を短縮する。 C-トランペットは、MMSEやMAPのような点推定の高速な近似と、物理的に意味のある不確実性定量化を可能にする。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 18.561430512510956
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: Most deep learning models for computational imaging regress a single reconstructed image. In practice, however, ill-posedness, nonlinearity, model mismatch, and noise often conspire to make such point estimates misleading or insufficient. The Bayesian approach models images and (noisy) measurements as jointly distributed random vectors and aims to approximate the posterior distribution of unknowns. Recent variational inference methods based on conditional normalizing flows are a promising alternative to traditional MCMC methods, but they come with drawbacks: excessive memory and compute demands for moderate to high resolution images and underwhelming performance on hard nonlinear problems. In this work, we propose C-Trumpets -- conditional injective flows specifically designed for imaging problems, which greatly diminish these challenges. Injectivity reduces memory footprint and training time while low-dimensional latent space together with architectural innovations like fixed-volume-change layers and skip-connection revnet layers, C-Trumpets outperform regular conditional flow models on a variety of imaging and image restoration tasks, including limited-view CT and nonlinear inverse scattering, with a lower compute and memory budget. C-Trumpets enable fast approximation of point estimates like MMSE or MAP as well as physically-meaningful uncertainty quantification.
• Abstract（参考訳）: 計算画像のためのほとんどのディープラーニングモデルは、単一の再構成されたイメージを回帰する。 しかし、実際には、不合理性、非線形性、モデルミスマッチ、ノイズはしばしばそのような推定を誤解させるか、あるいは不十分にする。 ベイズアプローチは、画像と(ノイズ)計測を共同分散ランダムベクトルとしてモデル化し、未知の後方分布を近似することを目的としている。 条件付き正規化フローに基づく最近の変分推論手法は従来のMCMC法に代わる有望な代替手段であるが, 過大なメモリと高解像度画像に対する計算要求, ハード非線形問題に対する性能低下といった欠点が生じる。 本研究では,画像問題に特化して設計された条件付きインジェクティブフローであるC-Trumpetsを提案する。 インジェクティビティは、固定体積変化層やスキップ接続revnet層といったアーキテクチャ革新とともに、低次元潜在空間におけるメモリフットプリントとトレーニング時間を削減し、C-Trumpetsは、コンピュータとメモリの予算を低く抑えながら、様々な画像および画像復元タスクにおいて、通常の条件フローモデルより優れている。 c-trumpetsは、mmseやmapのような点推定の高速近似と、物理的に測定可能な不確実性定量化を可能にする。

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