論文の概要: Bi-level Guided Diffusion Models for Zero-Shot Medical Imaging Inverse Problems
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2404.03706v1
- Date: Thu, 4 Apr 2024 10:36:56 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2024-04-08 17:45:28.736144
- Title: Bi-level Guided Diffusion Models for Zero-Shot Medical Imaging Inverse Problems
- Title(参考訳): ゼロショット医療画像逆問題に対するバイレベル誘導拡散モデル
- Authors: Hossein Askari, Fred Roosta, Hongfu Sun,
- Abstract要約: 逆問題は、不完全でノイズの多い測定から高品質な画像を推測することを目的としている。
拡散モデルは最近、そのような実践的な課題に対する有望なアプローチとして現れました。
このアプローチにおける中心的な課題は、測定情報に従うために無条件の予測をどのように導くかである。
BGDM(UnderlinetextbfBi-level UnderlineGuided UnderlineDiffusion Underline Models)を提案する。
- 参考スコア(独自算出の注目度): 4.82425721275731
- License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
- Abstract: In the realm of medical imaging, inverse problems aim to infer high-quality images from incomplete, noisy measurements, with the objective of minimizing expenses and risks to patients in clinical settings. The Diffusion Models have recently emerged as a promising approach to such practical challenges, proving particularly useful for the zero-shot inference of images from partially acquired measurements in Magnetic Resonance Imaging (MRI) and Computed Tomography (CT). A central challenge in this approach, however, is how to guide an unconditional prediction to conform to the measurement information. Existing methods rely on deficient projection or inefficient posterior score approximation guidance, which often leads to suboptimal performance. In this paper, we propose \underline{\textbf{B}}i-level \underline{G}uided \underline{D}iffusion \underline{M}odels ({BGDM}), a zero-shot imaging framework that efficiently steers the initial unconditional prediction through a \emph{bi-level} guidance strategy. Specifically, BGDM first approximates an \emph{inner-level} conditional posterior mean as an initial measurement-consistent reference point and then solves an \emph{outer-level} proximal optimization objective to reinforce the measurement consistency. Our experimental findings, using publicly available MRI and CT medical datasets, reveal that BGDM is more effective and efficient compared to the baselines, faithfully generating high-fidelity medical images and substantially reducing hallucinatory artifacts in cases of severe degradation.
- Abstract(参考訳): 医療画像の分野では、逆問題は、医療現場の患者に対する費用とリスクを最小限に抑えることを目的として、不完全でノイズの多い測定結果から高品質な画像を推測することを目的としている。
拡散モデル(Diffusion Models)は近年,磁気共鳴画像(MRI)とCT(CT)で部分的に取得した画像のゼロショット推論に特に有用であることが証明された。
しかし、このアプローチにおける中心的な課題は、測定情報に従うために無条件の予測をどのように導くかである。
既存の手法は、欠点のある投影法や非効率な後部スコア近似法に依存しており、しばしば準最適性能をもたらす。
本稿では,ゼロショット画像フレームワークである \underline{\textbf{B}}i-level \underline{G}uided \underline{D}iffusion \underline{M}odels ({BGDM})を提案する。
具体的には、BGDM はまず、最初の測定一貫性のある基準点として \emph{inner-level} 条件後平均を近似し、次に、測定一貫性を強化するために \emph{outer-level} 近位最適化の目的を解く。
以上の結果から,BGDMは高忠実度医療像を忠実に生成し,高度に劣化した場合の幻覚的アーティファクトを著しく低減し,ベースラインよりも効率的かつ効率的であることが示唆された。
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