Feature shared multi-decoder network using complementary learning for Photon counting CT ring artifact suppression

工件(错误) 特征(语言学) 计算机科学 戒指(化学) 人工智能 模式识别(心理学) 化学 语言学 哲学 有机化学
作者
Wei Cui,Haipeng Lv,Jiping Wang,Yanyan Zheng,Zhongyi Wu,Hui Zhao,Jian Zheng,Ming Li
出处
期刊:Journal of X-ray Science and Technology [IOS Press]
卷期号:32 (3): 529-547
标识
DOI:10.3233/xst-230396
摘要

BACKGROUND: Photon-counting computed tomography (Photon counting CT) utilizes photon-counting detectors to precisely count incident photons and measure their energy. These detectors, compared to traditional energy integration detectors, provide better image contrast and material differentiation. However, Photon counting CT tends to show more noticeable ring artifacts due to limited photon counts and detector response variations, unlike conventional spiral CT. OBJECTIVE: To comprehensively address this issue, we propose a novel feature shared multi-decoder network (FSMDN) that utilizes complementary learning to suppress ring artifacts in Photon counting CT images. METHODS: Specifically, we employ a feature-sharing encoder to extract context and ring artifact features, facilitating effective feature sharing. These shared features are also independently processed by separate decoders dedicated to the context and ring artifact channels, working in parallel. Through complementary learning, this approach achieves superior performance in terms of artifact suppression while preserving tissue details. RESULTS: We conducted numerous experiments on Photon counting CT images with three-intensity ring artifacts. Both qualitative and quantitative results demonstrate that our network model performs exceptionally well in correcting ring artifacts at different levels while exhibiting superior stability and robustness compared to the comparison methods. CONCLUSIONS: In this paper, we have introduced a novel deep learning network designed to mitigate ring artifacts in Photon counting CT images. The results illustrate the viability and efficacy of our proposed network model as a new deep learning-based method for suppressing ring artifacts.
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