論文の概要: Joint Denoising of Cryo-EM Projection Images using Polar Transformers

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2506.11283v2
• Date: Tue, 14 Oct 2025 19:31:30 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2025-10-16 15:32:13.69352
• Title: Joint Denoising of Cryo-EM Projection Images using Polar Transformers
• Title（参考訳）: 極変圧器を用いたCryo-EM投影画像の合成
• Authors: Joakim andén, Justus Sagemüller,
• Abstract要約: 完全なエンドツーエンド再構築アプローチでは、複数のイメージからの情報を統合するニューラルネットワークアーキテクチャが必要になる。 極性表現と変圧器を組み合わせた新しいニューラルネットワークアーキテクチャである極性変換器を紹介する。 シミュレーションデータセットでは、平均二乗誤差(MSE)を0.02ドルの信号対雑音比(SNR)で最大2ドル削減できる。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: Many imaging modalities involve reconstruction of unknown objects from collections of noisy projections related by random rotations. In one of these modalities, cryogenic electron microscopy (cryo-EM), the extremely low signal-to-noise ratio (SNR) makes integration of information from multiple images crucial. Existing approaches to cryo-EM processing, however, either rely on handcrafted priors or apply deep learning only on select portions of the pipeline, such as particle picking, micrograph denoising, or refinement. A fully end-to-end reconstruction approach requires a neural network architecture that integrates information from multiple images while respecting the rotational symmetry of the measurement process. In this work, we introduce the polar transformer, a new neural network architecture that combines polar representations and transformers along with a convolutional attention mechanism that preserves the rotational symmetry of the problem. We apply it to the particle-level denoising problem, where it is able to learn discriminative features in the images, enabling optimal clustering, alignment, and denoising. On simulated datasets, this achieves up to a $2\times$ reduction in mean squared error (MSE) at a signal-to-noise ratio (SNR) of $0.02$, suggesting new opportunities for data-driven approaches to reconstruction in cryo-EM and related tomographic modalities.
• Abstract（参考訳）: 多くの画像モダリティは、ランダムな回転に関連するノイズのある投影の集合から未知の物体を再構成することを含む。 これらのモダリティの1つに、極低信号-雑音比(SNR)である低温電子顕微鏡(cryo-EM)がある。 しかし、既存のCryo-EM処理のアプローチでは、手作りの先行技術に頼るか、パーティクルピック、マイクログラフデノイング、精細化といったパイプラインの特定の部分にのみディープラーニングを適用する。 完全なエンドツーエンド再構築アプローチでは、測定プロセスの回転対称性を尊重しながら、複数の画像からの情報を統合するニューラルネットワークアーキテクチャが必要である。 本研究では、ポーラ表現と変圧器を組み合わせた新しいニューラルネットワークアーキテクチャであるポーラ変換器と、問題の回転対称性を保存する畳み込みアテンション機構を導入する。 画像中の識別的特徴を学習し、最適なクラスタリング、アライメント、デノナイジングを可能にする粒子レベルのデノナイジング問題に適用する。 シミュレーションデータセットでは、平均二乗誤差(MSE)を0.02ドルの信号対雑音比(SNR)で最大$2\times$削減し、Cryo-EMの再構成と関連するトモグラフィーモダリティに対するデータ駆動アプローチの新たな機会を示唆している。

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