Deep learning for photoacoustic tomography from sparse data

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作者
Stephan Antholzer,Markus Haltmeier,Johannes Schwab
出处
期刊:Inverse Problems in Science and Engineering [Taylor & Francis]
卷期号:27 (7): 987-1005 被引量:206
标识
DOI:10.1080/17415977.2018.1518444
摘要

The development of fast and accurate image reconstruction algorithms is a central aspect of computed tomography. In this paper, we investigate this issue for the sparse data problem in photoacoustic tomography (PAT). We develop a direct and highly efficient reconstruction algorithm based on deep learning. In our approach, image reconstruction is performed with a deep convolutional neural network (CNN), whose weights are adjusted prior to the actual image reconstruction based on a set of training data. The proposed reconstruction approach can be interpreted as a network that uses the PAT filtered backprojection algorithm for the first layer, followed by the U-net architecture for the remaining layers. Actual image reconstruction with deep learning consists in one evaluation of the trained CNN, which does not require time-consuming solution of the forward and adjoint problems. At the same time, our numerical results demonstrate that the proposed deep learning approach reconstructs images with a quality comparable to state of the art iterative approaches for PAT from sparse data.
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