Transformers have emerged as viable alternatives to convolutional neural networks owing to their ability to learn non-local region relationships in the spatial domain. The self-attention mechanism of the transformer enables transformers to capture long-range dependencies in the images, which might be desirable for accelerated MRI image reconstruction as the effect of undersampling is non-local in the image domain. Despite its computational efficiency, the window-based transformers suffer from restricted receptive fields as the dependencies are limited to within the scope of the image windows. We propose a window-based transformer network that integrates dilated attention mechanism and convolution for accelerated MRI image reconstruction. The proposed network consists of dilated and dense neighborhood attention transformers to enhance the distant neighborhood pixel relationship and introduce depth-wise convolutions within the transformer module to learn low-level translation invariant features for accelerated MRI image reconstruction. The proposed model is trained in a self-supervised manner. We perform extensive experiments for multi-coil MRI acceleration for coronal PD, coronal PDFS and axial T2 contrasts with 4x and 5x under-sampling in self-supervised learning based on k-space splitting. We compare our method against other reconstruction architectures and the parallel domain self-supervised learning baseline. Results show that the proposed model exhibits improvement margins of (i) around 1.40 dB in PSNR and around 0.028 in SSIM on average over other architectures (ii) around 1.44 dB in PSNR and around 0.029 in SSIM over parallel domain self-supervised learning. The code is available at https://github.com/rahul-gs-16/sdlformer.git


翻译:Transformer因其在空间域中学习非局部区域关系的能力,已成为卷积神经网络的有效替代方案。Transformer的自注意力机制使其能够捕捉图像中的长程依赖关系,这对于加速MRI图像重建尤为重要,因为欠采样效应在图像域中是非局部的。尽管窗口化Transformer具有计算效率优势,但其感受野受限,依赖关系局限于图像窗口范围内。我们提出了一种融合膨胀注意力机制与卷积的窗口化Transformer网络,用于加速MRI图像重建。该网络由膨胀注意力Transformer与密集邻域注意力Transformer组成,以增强远距离邻域像素关系,并在Transformer模块中引入深度可分离卷积,从而学习低层平移不变特征以加速MRI图像重建。所提模型采用自监督方式训练。我们基于k空间分割的自监督学习,针对多线圈MRI加速任务进行了广泛实验,涉及冠状位PD、冠状位PDFS及轴向T2对比度,在4倍和5倍欠采样条件下进行验证。我们将该方法与其他重建架构及并行域自监督学习基线进行对比。结果表明,所提模型性能提升显著:(i)相较于其他架构,平均PSNR提升约1.40 dB,SSIM提升约0.028;(ii)相较于并行域自监督学习,PSNR提升约1.44 dB,SSIM提升约0.029。代码已开源:https://github.com/rahul-gs-16/sdlformer.git

0
下载
关闭预览

相关内容

Linux导论,Introduction to Linux,96页ppt
专知会员服务
82+阅读 · 2020年7月26日
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
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
From Softmax to Sparsemax-ICML16(1)
KingsGarden
74+阅读 · 2016年11月26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
3+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
47+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
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
国家自然科学基金
2+阅读 · 2014年12月31日
Arxiv
11+阅读 · 2022年3月16日
VIP会员
最新内容
综述 | 世界动作模型:少做梦,多行动
专知会员服务
4+阅读 · 6月23日
美以伊冲突:无人机与人工智能的运用
专知会员服务
7+阅读 · 6月23日
《特种部队在透明战场中的生存力》最新报告
专知会员服务
4+阅读 · 6月23日
综述 | 3D场景图:开放挑战与未来方向
专知会员服务
8+阅读 · 6月22日
21世纪的无人机战争
专知会员服务
4+阅读 · 6月22日
《量子技术的军事任务技术适配与利用》
专知会员服务
5+阅读 · 6月22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
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
From Softmax to Sparsemax-ICML16(1)
KingsGarden
74+阅读 · 2016年11月26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
3+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
47+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
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
国家自然科学基金
2+阅读 · 2014年12月31日
Top
微信扫码咨询专知VIP会员