Three-dimensional microscopy is often limited by anisotropic spatial resolution, resulting in lower axial resolution than lateral resolution. Current State-of-The-Art (SoTA) isotropic reconstruction methods utilizing deep neural networks can achieve impressive super-resolution performance in fixed imaging settings. However, their generality in practical use is limited by degraded performance caused by artifacts and blurring when facing unseen anisotropic factors. To address these issues, we propose DiffuseIR, an unsupervised method for isotropic reconstruction based on diffusion models. First, we pre-train a diffusion model to learn the structural distribution of biological tissue from lateral microscopic images, resulting in generating naturally high-resolution images. Then we use low-axial-resolution microscopy images to condition the generation process of the diffusion model and generate high-axial-resolution reconstruction results. Since the diffusion model learns the universal structural distribution of biological tissues, which is independent of the axial resolution, DiffuseIR can reconstruct authentic images with unseen low-axial resolutions into a high-axial resolution without requiring re-training. The proposed DiffuseIR achieves SoTA performance in experiments on EM data and can even compete with supervised methods.


翻译:三维显微镜成像常受限于各向异性空间分辨率,导致轴向分辨率低于横向分辨率。当前利用深度神经网络的最先进各向同性重建方法在固定成像设定下可实现出色的超分辨率性能,但在实际应用中因面对未知各向异性因素时产生的伪影和模糊问题导致性能下降。为解决这些问题,我们提出DiffuseIR——一种基于扩散模型的无监督各向同性重建方法。首先,我们预训练一个扩散模型,从横向显微图像中学习生物组织的结构分布,从而生成天然高分辨率图像。随后,利用低轴向分辨率显微图像作为条件约束扩散模型的生成过程,产出高轴向分辨率重建结果。由于扩散模型学习的是独立于轴向分辨率的生物组织通用结构分布,DiffuseIR无需重新训练即可将具有未知低轴向分辨率的图像重建为高轴向分辨率图像。实验表明,所提出的DiffuseIR在电子显微镜数据上达到了最先进性能,甚至可与有监督方法相媲美。

0
下载
关闭预览

相关内容

FlowQA: Grasping Flow in History for Conversational Machine Comprehension
专知会员服务
34+阅读 · 2019年10月18日
Stabilizing Transformers for Reinforcement Learning
专知会员服务
60+阅读 · 2019年10月17日
《DeepGCNs: Making GCNs Go as Deep as CNNs》
专知会员服务
32+阅读 · 2019年10月17日
Keras François Chollet 《Deep Learning with Python 》, 386页pdf
专知会员服务
164+阅读 · 2019年10月12日
【SIGGRAPH2019】TensorFlow 2.0深度学习计算机图形学应用
专知会员服务
41+阅读 · 2019年10月9日
Hierarchically Structured Meta-learning
CreateAMind
27+阅读 · 2019年5月22日
Transferring Knowledge across Learning Processes
CreateAMind
29+阅读 · 2019年5月18日
强化学习的Unsupervised Meta-Learning
CreateAMind
18+阅读 · 2019年1月7日
Unsupervised Learning via Meta-Learning
CreateAMind
44+阅读 · 2019年1月3日
A Technical Overview of AI & ML in 2018 & Trends for 2019
待字闺中
18+阅读 · 2018年12月24日
disentangled-representation-papers
CreateAMind
26+阅读 · 2018年9月12日
STRCF for Visual Object Tracking
统计学习与视觉计算组
15+阅读 · 2018年5月29日
Hierarchical Imitation - Reinforcement Learning
CreateAMind
19+阅读 · 2018年5月25日
Focal Loss for Dense Object Detection
统计学习与视觉计算组
12+阅读 · 2018年3月15日
IJCAI | Cascade Dynamics Modeling with Attention-based RNN
KingsGarden
13+阅读 · 2017年7月16日
国家自然科学基金
13+阅读 · 2017年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
3+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
VIP会员
最新内容
《通过小型无人机系统将情报能力“作战化”》
专知会员服务
3+阅读 · 今天7:28
消耗优势:美军的“精确规模化”概念
专知会员服务
8+阅读 · 6月15日
《离线语言支持系统:面向空战战术决策》
专知会员服务
8+阅读 · 6月15日
相关资讯
Hierarchically Structured Meta-learning
CreateAMind
27+阅读 · 2019年5月22日
Transferring Knowledge across Learning Processes
CreateAMind
29+阅读 · 2019年5月18日
强化学习的Unsupervised Meta-Learning
CreateAMind
18+阅读 · 2019年1月7日
Unsupervised Learning via Meta-Learning
CreateAMind
44+阅读 · 2019年1月3日
A Technical Overview of AI & ML in 2018 & Trends for 2019
待字闺中
18+阅读 · 2018年12月24日
disentangled-representation-papers
CreateAMind
26+阅读 · 2018年9月12日
STRCF for Visual Object Tracking
统计学习与视觉计算组
15+阅读 · 2018年5月29日
Hierarchical Imitation - Reinforcement Learning
CreateAMind
19+阅读 · 2018年5月25日
Focal Loss for Dense Object Detection
统计学习与视觉计算组
12+阅读 · 2018年3月15日
IJCAI | Cascade Dynamics Modeling with Attention-based RNN
KingsGarden
13+阅读 · 2017年7月16日
相关基金
国家自然科学基金
13+阅读 · 2017年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
3+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
Top
微信扫码咨询专知VIP会员