The Journal of Korea Institute of Information, Electronics, and Communication Technology
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v.10
no.4
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pp.257-267
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2017
Compressed Sensing(CS) deals with linear inverse problems. The theoretical results of CS have had an impact on inference problems and presented amazing research achievements in the related fields including signal processing and information theory. However, in order for CS to be applied in practical environments, there are two significant challenges to be solved. One is to guarantee in real time recovery of CS signals, and the other is that the signals have to be sparse. To this end, the latest researches using deep learning technology have emerged. In this paper, we consider CS problems based on deep learning and discuss the latest research results. And the approaches for CS signal reconstruction using deep learning show superior results in terms of recovery time and performance. It is expected that the approaches for CS reconstruction using deep learning shown in recent studies can not only raise the possibility of utilization of CS, but also be highly exploited in the fields of signal processing and communication areas.
Recently, deep learning methods have shown great potential in various tasks that involve handling large amounts of digital data. In the field of MR imaging research, deep learning methods are also rapidly being applied in a wide range of areas to complement or replace traditional model-based methods. Deep learning methods have shown remarkable improvements in several MR image processing areas such as image reconstruction, image quality improvement, parameter mapping, image contrast conversion, and image segmentation. With the current rapid development of deep learning technologies, the importance of the role of deep learning in MR imaging research appears to be growing. In this article, we introduce the basic concepts of deep learning and review recent studies on various MR image processing applications.
The Journal of the Convergence on Culture Technology
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v.10
no.1
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pp.435-441
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2024
In order for the large amount of collected data sets to be used as deep learning training data, sensitive personal information such as resident registration number and disease information must be changed or encrypted to prevent it from being exposed to hackers, and the data must be reconstructed to match the structure of the built deep learning model. Currently, these tasks are performed manually by experts, which takes a lot of time and money. To solve these problems, this paper proposes a technique that can automatically perform data processing tasks to protect personal information during the deep learning process. In the proposed technique, privacy protection tasks are performed based on data generalization and data reconstruction tasks are performed using circular queues. To verify the validity of the proposed technique, it was directly implemented using C language. As a result of the verification, it was confirmed that data generalization was performed normally and data reconstruction suitable for the deep learning model was performed properly.
For optimal image quality of computer tomography angiography (CTA), different iodine concentrations and scan parameters were applied to quantitatively evaluate the image quality characteristics of filtered back projection (FBP), hybrid-iterative reconstruction (hybrid-IR), and deep learning reconstruction (DLR). A 320-row-detector CT scanner scanned a phantom with various iodine concentrations (1.2, 2.9, 4.9, 6.9, 10.4, 14.3, 18.4, and 25.9 mg/mL) located at the edge of a cylindrical water phantom with a diameter of 19 cm. Data obtained using each reconstruction technique was analyzed through noise, coefficient of variation (COV), and root mean square error (RMSE). As the iodine concentration increased, the CT number value increased, but the noise change did not show any special characteristics. COV decreased with increasing iodine concentration for FBP, adaptive iterative dose reduction (AIDR) 3D, and advanced intelligent clear-IQ engine (AiCE) at various tube voltages and tube currents. In addition, when the iodine concentration was low, there was a slight difference in COV between the reconstitution techniques, but there was little difference as the iodine concentration increased. AiCE showed the characteristic that RMSE decreased as the iodine concentration increased but rather increased after a specific concentration (4.9 mg/mL). Therefore, the user will have to consider the characteristics of scan parameters such as tube current and tube voltage as well as iodine concentration according to the reconstruction technique for optimal CTA image acquisition.
Xiao Chen;Xinhui Dong;Pengfei Lin;Fei Ding;Bubryur Kim;Jie Song;Yiqing Xiao;Gang Hu
Wind and Structures
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v.36
no.6
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pp.405-421
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2023
Strong wind is the main factors of wind-damage of high-rise buildings, which often creates largely economical losses and casualties. Wind pressure plays a critical role in wind effects on buildings. To obtain the high-resolution wind pressure field, it often requires massive pressure taps. In this study, two traditional methods, including bilinear and bicubic interpolation, and two deep learning techniques including Residual Networks (ResNet) and Generative Adversarial Networks (GANs), are employed to reconstruct wind pressure filed from limited pressure taps on the surface of an ideal building from TPU database. It was found that the GANs model exhibits the best performance in reconstructing the wind pressure field. Meanwhile, it was confirmed that k-means clustering based retained pressure taps as model input can significantly improve the reconstruction ability of GANs model. Finally, the generalization ability of k-means clustering based GANs model in reconstructing wind pressure field is verified by an actual engineering structure. Importantly, the k-means clustering based GANs model can achieve satisfactory reconstruction in wind pressure field under the inputs processing by k-means clustering, even the 20% of pressure taps. Therefore, it is expected to save a huge number of pressure taps under the field reconstruction and achieve timely and accurately reconstruction of wind pressure field under k-means clustering based GANs model.
June Park;Jaeseung Shin;In Kyung Min;Heejin Bae;Yeo-Eun Kim;Yong Eun Chung
Korean Journal of Radiology
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v.23
no.4
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pp.402-412
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2022
Objective: To evaluate the image quality and lesion detectability of lower-dose CT (LDCT) of the abdomen and pelvis obtained using a deep learning image reconstruction (DLIR) algorithm compared with those of standard-dose CT (SDCT) images. Materials and Methods: This retrospective study included 123 patients (mean age ± standard deviation, 63 ± 11 years; male:female, 70:53) who underwent contrast-enhanced abdominopelvic LDCT between May and August 2020 and had prior SDCT obtained using the same CT scanner within a year. LDCT images were reconstructed with hybrid iterative reconstruction (h-IR) and DLIR at medium and high strengths (DLIR-M and DLIR-H), while SDCT images were reconstructed with h-IR. For quantitative image quality analysis, image noise, signal-to-noise ratio, and contrast-to-noise ratio were measured in the liver, muscle, and aorta. Among the three different LDCT reconstruction algorithms, the one showing the smallest difference in quantitative parameters from those of SDCT images was selected for qualitative image quality analysis and lesion detectability evaluation. For qualitative analysis, overall image quality, image noise, image sharpness, image texture, and lesion conspicuity were graded using a 5-point scale by two radiologists. Observer performance in focal liver lesion detection was evaluated by comparing the jackknife free-response receiver operating characteristic figures-of-merit (FOM). Results: LDCT (35.1% dose reduction compared with SDCT) images obtained using DLIR-M showed similar quantitative measures to those of SDCT with h-IR images. All qualitative parameters of LDCT with DLIR-M images but image texture were similar to or significantly better than those of SDCT with h-IR images. The lesion detectability on LDCT with DLIR-M images was not significantly different from that of SDCT with h-IR images (reader-averaged FOM, 0.887 vs. 0.874, respectively; p = 0.581). Conclusion: Overall image quality and detectability of focal liver lesions is preserved in contrast-enhanced abdominopelvic LDCT obtained with DLIR-M relative to those in SDCT with h-IR.
Seul Bi Lee;Youngtaek Hong;Yeon Jin Cho;Dawun Jeong;Jina Lee;Soon Ho Yoon;Seunghyun Lee;Young Hun Choi;Jung-Eun Cheon
Korean Journal of Radiology
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v.24
no.4
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pp.294-304
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2023
Objective: We aimed to investigate whether image standardization using deep learning-based computed tomography (CT) image conversion would improve the performance of deep learning-based automated hepatic segmentation across various reconstruction methods. Materials and Methods: We collected contrast-enhanced dual-energy CT of the abdomen that was obtained using various reconstruction methods, including filtered back projection, iterative reconstruction, optimum contrast, and monoenergetic images with 40, 60, and 80 keV. A deep learning based image conversion algorithm was developed to standardize the CT images using 142 CT examinations (128 for training and 14 for tuning). A separate set of 43 CT examinations from 42 patients (mean age, 10.1 years) was used as the test data. A commercial software program (MEDIP PRO v2.0.0.0, MEDICALIP Co. Ltd.) based on 2D U-NET was used to create liver segmentation masks with liver volume. The original 80 keV images were used as the ground truth. We used the paired t-test to compare the segmentation performance in the Dice similarity coefficient (DSC) and difference ratio of the liver volume relative to the ground truth volume before and after image standardization. The concordance correlation coefficient (CCC) was used to assess the agreement between the segmented liver volume and ground-truth volume. Results: The original CT images showed variable and poor segmentation performances. The standardized images achieved significantly higher DSCs for liver segmentation than the original images (DSC [original, 5.40%-91.27%] vs. [standardized, 93.16%-96.74%], all P < 0.001). The difference ratio of liver volume also decreased significantly after image conversion (original, 9.84%-91.37% vs. standardized, 1.99%-4.41%). In all protocols, CCCs improved after image conversion (original, -0.006-0.964 vs. standardized, 0.990-0.998). Conclusion: Deep learning-based CT image standardization can improve the performance of automated hepatic segmentation using CT images reconstructed using various methods. Deep learning-based CT image conversion may have the potential to improve the generalizability of the segmentation network.
Husnu Baris Baydargil;Jangsik Park;Ibrahim Furkan Ince
ETRI Journal
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v.46
no.3
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pp.513-525
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2024
Deep neural networks trained on labeled medical data face major challenges owing to the economic costs of data acquisition through expensive medical imaging devices, expert labor for data annotation, and large datasets to achieve optimal model performance. The heterogeneity of diseases, such as Alzheimer's disease, further complicates deep learning because the test cases may substantially differ from the training data, possibly increasing the rate of false positives. We propose a reconstruction-based self-supervised anomaly detection model to overcome these challenges. It has a dual-subnetwork encoder that enhances feature encoding augmented by skip connections to the decoder for improving the gradient flow. The novel encoder captures local and global features to improve image reconstruction. In addition, we introduce an entropy-based image conversion method. Extensive evaluations show that the proposed model outperforms benchmark models in anomaly detection and classification using an encoder. The supervised and unsupervised models show improved performances when trained with data preprocessed using the proposed image conversion method.
KSII Transactions on Internet and Information Systems (TIIS)
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v.16
no.11
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pp.3780-3797
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2022
The estimation of radio map (RM) is a fundamental and critical task for the network planning and optimization performance of mobile communication. In this paper, a RM estimation method is proposed based on a deep dual learning structure. This method can simultaneously and accurately reconstruct the urban building map (UBM) and estimate the RM of the whole cell by only part of the measured reference signal receiving power (RSRP). Our proposed method implements UBM reconstruction task and RM estimation task by constructing a dual U-Net-based structure, which is named RadioCycle. RadioCycle jointly trains two symmetric generators of the dual structure. Further, to solve the problem of interference negative transfer in generators trained jointly for two different tasks, RadioCycle introduces a dynamic weighted averaging method to dynamically balance the learning rate of these two generators in the joint training. Eventually, the experiments demonstrate that on the UBM reconstruction task, RadioCycle achieves an F1 score of 0.950, and on the RM estimation task, RadioCycle achieves a root mean square error of 0.069. Therefore, RadioCycle can estimate both the RM and the UBM in a cell with measured RSRP for only 20% of the whole cell.
Purpose To assess the effect of deep learning image reconstruction (DLIR) for head CT in pediatric patients. Materials and Methods We collected 126 pediatric head CT images, which were reconstructed using filtered back projection, iterative reconstruction using adaptive statistical iterative reconstruction (ASiR)-V, and all three levels of DLIR (TrueFidelity; GE Healthcare). Each image set group was divided into four subgroups according to the patients' ages. Clinical and dose-related data were reviewed. Quantitative parameters, including the signal-to-noise ratio (SNR) and contrast-to-noise ratio (CNR), and qualitative parameters, including noise, gray matter-white matter (GM-WM) differentiation, sharpness, artifact, acceptability, and unfamiliar texture change were evaluated and compared. Results The SNR and CNR of each level in each age group increased among strength levels of DLIR. High-level DLIR showed a significantly improved SNR and CNR (p < 0.05). Sequential reduction of noise, improvement of GM-WM differentiation, and improvement of sharpness was noted among strength levels of DLIR. Those of high-level DLIR showed a similar value as that with ASiR-V. Artifact and acceptability did not show a significant difference among the adapted levels of DLIR. Conclusion Adaptation of high-level DLIR for the pediatric head CT can significantly reduce image noise. Modification is needed while processing artifacts.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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