論文の概要: MicroSSIM: Improved Structural Similarity for Comparing Microscopy Data
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2408.08747v2
- Date: Tue, 15 Oct 2024 12:55:21 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2024-11-08 07:18:07.192656
- Title: MicroSSIM: Improved Structural Similarity for Comparing Microscopy Data
- Title（参考訳）: MicroSSIM:顕微鏡データの比較における構造類似性の改善
- Authors: Ashesh Ashesh, Joran Deschamps, Florian Jug,
- Abstract要約: 構造的類似性(SSIM)は、この分野で最もよく使われる尺度の1つである。
我々は,低SNR入力から発生する予測を対応する高SNRデータと比較した場合,SSIM成分が予期せず振る舞うことを示す。
SSIMの派生版であるMicroSSIMを導入し、上記の問題を克服する。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 6.550912532749276
- License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
- Abstract: Microscopy is routinely used to image biological structures of interest. Due to imaging constraints, acquired images, also called as micrographs, are typically low-SNR and contain noise. Over the last few years, regression-based tasks like unsupervised denoising and splitting have found utility in working with such noisy micrographs. For evaluation, Structural Similarity (SSIM) is one of the most popular measures used in the field. For such tasks, the best evaluation would be when both low-SNR noisy images and corresponding high-SNR clean images are obtained directly from a microscope. However, due to the following three peculiar properties of the microscopy data, we observe that SSIM is not well suited to this data regime: (a) high-SNR micrographs have higher intensity pixels as compared to low-SNR micrographs, (b) high-SNR micrographs have higher intensity pixels than found in natural images, images for which SSIM was developed, and (c) a digitally configurable offset is added by the detector present inside the microscope which affects the SSIM value. We show that SSIM components behave unexpectedly when the prediction generated from low-SNR input is compared with the corresponding high-SNR data. We explain this by introducing the phenomenon of saturation, where SSIM components become less sensitive to (dis)similarity between the images. We propose an intuitive way to quantify this, which explains the observed SSIM behavior. We introduce MicroSSIM, a variant of SSIM, which overcomes the above-discussed issues. We justify the soundness and utility of MicroSSIM using theoretical and empirical arguments and show the utility of MicroSSIM on two tasks: unsupervised denoising and joint image splitting with unsupervised denoising. Since our formulation can be applied to a broad family of SSIM-based measures, we also introduce MicroMS3IM, a microscopy-specific variation of MS-SSIM.
- Abstract（参考訳）: 顕微鏡は、生物の興味ある構造を画像化するために日常的に用いられる。
画像の制約のため、取得した画像はマイクログラフとも呼ばれ、通常は低SNRでノイズを含む。
ここ数年、教師なしの denoising や splitting のような回帰ベースのタスクは、このようなノイズの多いマイクログラフを扱うのに有用であることがわかった。
評価において、SSIM(Structure similarity)はこの分野で最もよく使われる尺度の一つである。
このような課題に対して、顕微鏡から直接低SNRノイズ像とそれに対応する高SNRクリーン像を得る場合が最もよい評価となる。
しかし、以下の3つの顕微鏡データの特徴から、SSIMはこのデータ構造に適していないことが分かる。
(a)高SNRマイクログラフは低SNRマイクログラフに比べて高強度画素を有する。
(b)高SNRマイクログラフは、自然画像、SSIMが開発された画像、及び、より高強度の画素を有する。
c)SSIM値に影響を与える顕微鏡内に存在する検出器によってデジタル構成可能なオフセットを付加する。
我々は,低SNR入力から発生する予測を対応する高SNRデータと比較した場合,SSIM成分が予期せず振る舞うことを示す。
本稿では,SSIM成分が画像間の相似性に敏感になるような飽和現象を導入することで,これを説明できる。
本稿では,観測されたSSIMの挙動を説明するための直観的手法を提案する。
SSIMの派生版であるMicroSSIMを導入し、上記の問題を克服する。
理論的および経験的議論を用いてMicroSSIMの音質と有用性を正当化し, 教師なし復調と教師なし復調を伴う共同画像分割という2つの課題におけるMicroSSIMの有用性を示す。
我々の定式化は、SSIMに基づく幅広い尺度に応用できるので、顕微鏡特有のMS-SSIMの変種であるMicroMS3IMも導入する。
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