RADD-CycleGAN: unsupervised reconstruction of high-quality ultrasound image based on CycleGAN with residual attention and dual-domain discrimination

鉴别器 计算机科学 人工智能 残余物 图像质量 计算机视觉 频域 相似性(几何) 模式识别(心理学) 图像(数学) 算法 电信 探测器
作者
Mateng Si,Musheng Wu,Qing Wang
出处
期刊:Physics in Medicine and Biology [IOP Publishing]
标识
DOI:10.1088/1361-6560/ad997f
摘要

Abstract Plane wave imaging (PWI) is fast, but limited by poor imaging quality. Coherent plane wave compounding (CPWC) improves image quality but decrease frame rate. In this study, we propose a modified CycleGAN model that combines a residual attention module with a space-frequency dual-domain discriminator, termed RADD-CycleGAN, to rapidly reconstruct high-quality ultrasound images. To enhance the ability to reconstruct image details, we specially design a process of hybrid dynamic and static channel selection followed by the frequency domain discriminator. The low-quality images are generated by the 3-angle CPWC, while the high-quality images are generated as real images (ground truth) by the 75-angle CPWC. The training set includes unpaired images, whereas the images in the test set are paired to verify the validity and superiority of the proposed model. Finally, we respectively design ablation and comparison experiments to evaluate the model performance. Compared with the basic CycleGAN, our proposed method reaches a better performance, with a 7.8% increase in the peak signal-to-noise ratio (PSNR) and a 22.2% increase in the structural similarity index measure (SSIM). The experimental results show that our method achieves the best unsupervised reconstruction from low quality images in comparison with several state-of-the-art methods.

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