文章学习19“Generative Adversarial Networks for Noise Reduction in Low-Dose CT”

本文是IEEE TRANSACTIONS ON MEDICAL IMAGING 17年的作品,作者是荷兰的一个医学中心的人用gan来做LDCT的去燥,文章的亮点是体素级的设计,网络总结构如下图所示:

生成器是输入低剂量的CT图像,然后经过7个连续的卷积层输出图像中的噪声,然后用输入的低剂量图像减去噪声得到模拟高剂量图像。和普通的网络的不同是作者没有将CT作为图像处理,而是转化为体素值(HU)进行处理,除了最后一层其余的激活函数都是LRELu,权重初始化为(0,0.001)的正态分布。生成器部分的loss为:

上式第一部分是生成的虚拟高剂量与真实的LDCT之间的l2范数损失,第二部分是辨别器的分类值和是高剂量的二值交叉熵损失。然后根据两个参数,生成器的优化方式会有三种,如下图:

用以对比GAN的结构是否有意义。

判别器部分输入生成器的输出和HDCT,经过卷积层,LReLu和sigmod之后输出判别结果:是(1)或者不是(0)。此部分的loss是:

两个二值交叉熵损失用于提升判断能力,这个交叉损失感觉会很有效。

数据集有两部分,SAGAN里也用到的Phantom CT Scans 和28名患者的心脏CT扫描图,都是有高低两种剂量标准的图像,衡量标准还是PSNR值,4095是HU值的最大相差范围:

作者在12G的英伟达GPU上训练,用Adam优化器,在theano上写的。

分别在三个生成器去燥的结果分别如下图所示:



可以看出交叉熵损失存在的G更拟合真实的高剂量图像。在Phantom CT Scans数据集上的结果如下:

上图中a是FBP的结果,b、c、d分别是使用G1(只有第一项)、G2(只有第二项)、G3(两项损失都有)生成器的结果,e是迭代重建的结果,f是常规剂量对比图。

上图是心脏数据集里4中ct图像下HU值的中值和偏差,这个统计应该是来显示去燥效果的。作者中文中并没有提到和其他试验方法的对比结果,但是三个生成器和体素级损失还是很有创意的。

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