論文の概要: SAMCIRT: A Simultaneous Reconstruction and Affine Motion Compensation Technique for Four Dimensional Computed Tomography (4DCT)

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2402.04480v2
• Date: Tue, 07 Oct 2025 06:49:12 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2025-10-08 17:57:07.768758
• Title: SAMCIRT: A Simultaneous Reconstruction and Affine Motion Compensation Technique for Four Dimensional Computed Tomography (4DCT)
• Title（参考訳）: SAMCIRT : 4次元CT(4DCT)のための同時再構成とアフィン運動補償法
• Authors: Anh-Tuan Nguyen, Jens Renders, Khoi-Nguyen Nguyen, Tat-Dat To, Domenico Iuso, Yves Maris,
• Abstract要約: 本稿では,画像再構成とアフィン動作推定を組み合わせた効率的な反復再構成手法を提案する。 特に、これは実際の非定常ダイヤモンドの正確な再構成を可能にし、4DCTの新たな応用を示している。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.7403519819932257
• License: http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/
• Abstract: The majority of the recent iterative approaches in 4DCT not only rely on nested iterations, thereby increasing computational complexity and constraining potential acceleration, but also fail to provide a theoretical proof of convergence for their proposed iterative schemes. On the other hand, the latest MATLAB and Python image processing toolboxes lack the implementation of analytic adjoints of affine motion operators for 3D object volumes, which does not allow gradient methods using exact derivatives towards affine motion parameters. In this work, we propose the Simultaneous Affine Motion-Compensated Image Reconstruction Technique (SAMCIRT)- an efficient iterative reconstruction scheme that combines image reconstruction and affine motion estimation in a single update step, based on the analytic adjoints of the motion operators then exact partial derivatives with respect to both the reconstruction and the affine motion parameters. Moreover, we prove the separated Lipschitz continuity of the objective function and its associated functions, including the gradient, which supports the convergence of our proposed iterative scheme, despite the non-convexity of the objective function with respect to the affine motion parameters. Results from simulation and real experiments show that our method outperforms the state-of-the-art CT reconstruction with affine motion correction methods in computational feasibility and projection distance. In particular, this allows accurate reconstruction for a real, nonstationary diamond, showing a novel application of 4DCT.
• Abstract（参考訳）: 近年の4DCTにおける反復的アプローチの大部分は、ネストされた反復に依存するだけでなく、計算複雑性を増大させ、ポテンシャル加速を制限し、提案された反復的スキームに対する収束の理論的証明を与えることができない。 一方,最新のMATLABおよびPython画像処理ツールボックスでは,3次元オブジェクトボリュームに対するアフィンモーション演算子のアフィンモーションパラメータに対する厳密な微分を用いた勾配法を許さないアフィンモーション演算子のアフィンモーション演算子の実装が欠如している。 本研究では,画像再構成とアフィン動作推定を単一の更新ステップで組み合わせた効率的な反復的再構成手法であるSAMCIRTを提案する。 さらに、アフィン運動パラメータに対する目的関数の非凸性にもかかわらず、提案した反復スキームの収束を支持する勾配を含む対象関数とその関連関数の分離されたリプシッツ連続性を証明した。 シミュレーションおよび実実験の結果, 提案手法はアフィン運動補正法により, 計算可能性, 投射距離において, 最先端のCT再構成よりも優れていた。 特に、これは実際の非定常ダイヤモンドの正確な再構成を可能にし、4DCTの新たな応用を示している。

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