論文の概要: Perceptual Influence: Improving the Perceptual Loss Design for Low-Dose CT Enhancement
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2509.23025v1
- Date: Sat, 27 Sep 2025 00:48:43 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2025-09-30 22:32:18.991928
- Title: Perceptual Influence: Improving the Perceptual Loss Design for Low-Dose CT Enhancement
- Title(参考訳): 知覚的影響:低線量CT強調のための知覚的損失設計の改善
- Authors: Gabriel A. Viana, Luis F. Alves Pereira, Tsang Ing Ren, George D. C. Cavalcanti, Jan Sijbers,
- Abstract要約: 低線量CT(Low-Dose Computed Tomography)画像を改善するためのトレーニングネットワークの強力なツールとして,知覚的損失が出現している。
知覚的影響の概念(知覚的損失項の総損失に対する相対的寄与を定量化する計量)を導入する。
以上の結果から, より優れた知覚的損失設計は, 再構成CT画像のノイズ低減と構造的忠実度を著しく向上させることが明らかとなった。
- 参考スコア(独自算出の注目度): 4.720136305595603
- License: http://creativecommons.org/licenses/by-nc-sa/4.0/
- Abstract: Perceptual losses have emerged as powerful tools for training networks to enhance Low-Dose Computed Tomography (LDCT) images, offering an alternative to traditional pixel-wise losses such as Mean Squared Error, which often lead to over-smoothed reconstructions and loss of clinically relevant details in LDCT images. The perceptual losses operate in a latent feature space defined by a pretrained encoder and aim to preserve semantic content by comparing high-level features rather than raw pixel values. However, the design of perceptual losses involves critical yet underexplored decisions, including the feature representation level, the dataset used to pretrain the encoder, and the relative importance assigned to the perceptual component during optimization. In this work, we introduce the concept of perceptual influence (a metric that quantifies the relative contribution of the perceptual loss term to the total loss) and propose a principled framework to assess the impact of the loss design choices on the model training performance. Through systematic experimentation, we show that the widely used configurations in the literature to set up a perceptual loss underperform compared to better-designed alternatives. Our findings show that better perceptual loss designs lead to significant improvements in noise reduction and structural fidelity of reconstructed CT images, without requiring any changes to the network architecture. We also provide objective guidelines, supported by statistical analysis, to inform the effective use of perceptual losses in LDCT denoising. Our source code is available at https://github.com/vngabriel/perceptual-influence.
- Abstract(参考訳): 知覚的損失は、低線量CT(LDCT)画像を強化するためのトレーニングネットワークの強力なツールとして現れており、Mean Squared Errorのような従来のピクセル単位の損失の代替として、LDCT画像の過度な再構成や臨床的に関係のある詳細の喪失につながっている。
知覚的損失は、事前訓練されたエンコーダによって定義された潜在特徴空間で動作し、生のピクセル値よりも高レベルな特徴を比較することで意味的コンテンツを保存することを目的としている。
しかしながら、知覚的損失の設計には、特徴表現レベル、エンコーダの事前トレーニングに使われるデータセット、最適化時に知覚的コンポーネントに割り当てられる相対的重要性など、重要かつ未解明な決定が含まれる。
本研究では、知覚的影響の概念(知覚的損失項の総損失に対する相対的な寄与を定量化する指標)を導入し、モデルトレーニング性能に対する損失設計選択の影響を評価するための原則的枠組みを提案する。
体系的な実験を通して、文献における広く使われている構成が、より良い設計の代替案と比較して知覚的損失の過小評価を行うことを示す。
以上の結果から, より優れた知覚的損失設計は, ネットワーク構造の変更を必要とせずに, 再構成CT画像のノイズ低減と構造忠実度を著しく向上させることが明らかとなった。
また,LDCTの認知障害を効果的に活用するための客観的ガイドラインも提供した。
ソースコードはhttps://github.com/vngabriel/perceptual-influence.comで公開されています。
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