Momentum-Net: Fast and Convergent Iterative Neural Network for Inverse Problems

外推法 迭代重建 算法 计算机科学 人工神经网络 数学优化 人工智能 数学 数学分析
作者
Il Yong Chun,Zhengyu Huang,Hongki Lim,Jeffrey A. Fessler
出处
期刊:IEEE Transactions on Pattern Analysis and Machine Intelligence [IEEE Computer Society]
卷期号:45 (4): 4915-4931 被引量:84
标识
DOI:10.1109/tpami.2020.3012955
摘要

Iterative neural networks (INN) are rapidly gaining attention for solving inverse problems in imaging, image processing, and computer vision. INNs combine regression NNs and an iterative model-based image reconstruction (MBIR) algorithm, often leading to both good generalization capability and outperforming reconstruction quality over existing MBIR optimization models. This paper proposes the first fast and convergent INN architecture, Momentum-Net, by generalizing a block-wise MBIR algorithm that uses momentum and majorizers with regression NNs. For fast MBIR, Momentum-Net uses momentum terms in extrapolation modules, and noniterative MBIR modules at each iteration by using majorizers, where each iteration of Momentum-Net consists of three core modules: image refining, extrapolation, and MBIR. Momentum-Net guarantees convergence to a fixed-point for general differentiable (non)convex MBIR functions (or data-fit terms) and convex feasible sets, under two asymptomatic conditions. To consider data-fit variations across training and testing samples, we also propose a regularization parameter selection scheme based on the "spectral spread" of majorization matrices. Numerical experiments for light-field photography using a focal stack and sparse-view computational tomography demonstrate that, given identical regression NN architectures, Momentum-Net significantly improves MBIR speed and accuracy over several existing INNs; it significantly improves reconstruction quality compared to a state-of-the-art MBIR method in each application.

科研通智能强力驱动
Strongly Powered by AbleSci AI
科研通是完全免费的文献互助平台,具备全网最快的应助速度,最高的求助完成率。 对每一个文献求助,科研通都将尽心尽力,给求助人一个满意的交代。
实时播报
2秒前
3秒前
英姑的应助被科研通管家采纳,获得10
3秒前
小马甲的应助被科研通管家采纳,获得10
3秒前
TWT发布了新的文献求助10
3秒前
研友_VZG7GZ的应助被科研通管家采纳,获得10
3秒前
WaRx发布了新的文献求助10
3秒前
无极微光的应助被科研通管家采纳,获得20
4秒前
SSQXXX发布了新的文献求助10
4秒前
99giddens的应助被科研通管家采纳,获得50
4秒前
4秒前
aajhajkahna的应助被科研通管家采纳,获得10
4秒前
无极微光的应助被科研通管家采纳,获得20
4秒前
Xc的应助被科研通管家采纳,获得10
4秒前
小蘑菇的应助被科研通管家采纳,获得10
4秒前
英俊的铭的应助被科研通管家采纳,获得10
4秒前
汉堡包的应助被科研通管家采纳,获得10
5秒前
Lucas的应助被科研通管家采纳,获得10
5秒前
星辰大海的应助被科研通管家采纳,获得10
5秒前
orixero的应助被科研通管家采纳,获得10
5秒前
5秒前
Fayer_valentine完成签到,获得积分10
6秒前
Emper发布了新的文献求助10
6秒前
6秒前
大陆发布了新的文献求助10
6秒前
是小袁呀发布了新的文献求助10
8秒前
领导范儿的应助被张北海采纳,获得10
9秒前
10秒前
12秒前
酷波er的应助被粗心的阿飞采纳,获得10
13秒前
13秒前
可爱的函函的应助被曾经谷蓝采纳,获得30
14秒前
15秒前
15秒前
跳跃文轩发布了新的文献求助10
16秒前
16秒前
科研通AI6.4的应助被二十三木采纳,获得10
17秒前
潜伏的应助被坦率德地采纳,获得10
18秒前
Orange的应助被高高的凌青采纳,获得10
19秒前
mamaogui发布了新的文献求助10
19秒前
高分求助中
(应助此贴封号)【重要!!请各用户(尤其是新用户)详细阅读】【科研通的精品贴汇总】 10000
Aspects of Post-SPE Phonology 2000
CODESSA 2000
Rosenblum, Global Change Biology 800
Berberine regulates the TLR4 signaling pathway to suppress hypoxia-induced proliferation and migration of pulmonary arterial smooth muscle cells 520
Organizational Behavior 510
The Welfare Assembly Line: Public Servants in the Suffering City 500
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 医学 生物 计算机科学 工程类 纳米技术 有机化学 化学工程 内科学 物理 生物化学 复合材料 催化作用 细胞生物学 人工智能 心理学 无机化学 基因 遗传学
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 7852727
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 9371903
关于积分的说明 20680328
捐赠科研通 7450331
什么是DOI,文献DOI怎么找? 3344437
关于科研通互助平台的介绍 2487070
邀请新用户注册赠送积分活动 2367526