Umeå universitets logga

umu.sePublikationer
Ändra sökning
RefereraExporteraLänk till posten
Permanent länk

Direktlänk
Referera
Referensformat
  • apa
  • ieee
  • modern-language-association-8th-edition
  • vancouver
  • Annat format
Fler format
Språk
  • de-DE
  • en-GB
  • en-US
  • fi-FI
  • nn-NO
  • nn-NB
  • sv-SE
  • Annat språk
Fler språk
Utmatningsformat
  • html
  • text
  • asciidoc
  • rtf
The PET sampling puzzle: intelligent data sampling methods for positron emission tomography
Umeå universitet, Teknisk-naturvetenskapliga fakulteten, Institutionen för matematik och matematisk statistik.ORCID-id: 0000-0002-5130-1941
2024 (Engelska)Doktorsavhandling, sammanläggning (Övrigt vetenskapligt)Alternativ titel
PET-samplingspusslet : intelligenta datainsamlingsmetoder för positronemissionstomografi (Svenska)
Abstract [en]

Much like a backwards computed Sudoku puzzle, starting from the completed number grid and working ones way down to a partially completed grid without damaging the route back to the full unique solution, this thesis tackles the challenges behind setting up a number puzzle in the context of biomedical imaging. By leveraging sparse signal processing theory, we study the means of practical undersampling of positron emission tomography (PET) measurements, an imaging modality in nuclear medicine that visualises functional processes within the body using radioactive tracers. What are the rules for measurement removal? How many measurements can be removed without damaging the route back to the full solution? Moreover, how is the original solution retained once the data has been altered? This thesis aims to investigate and answer such questions in relation to PET data sampling, thereby creating a foundation for a PET Sampling Puzzle.

The objective is to develop intelligent data sampling strategies that allow for practical undersampling of PET measurements combined with sophisticated computational compensations to address the resulting data distortions. We focus on two main challenges in PET undersampling: low-count measurements due to reduced radioactive dose or reduced scan times and incomplete measurements from sparse PET detector configurations. The methodological framework is based on key aspects of sparse signal processing: sparse representations, sparsity patterns and sparse signal recovery, encompassing denoising and inpainting. Following the characteristics of PET measurements, all elements are considered with an underlying assumption of signal-dependent Poisson distributed noise.

The results demonstrate the potential of noise awareness, sparsity, and deep learning to enhance and restore measurements corrupted with signal-dependent Poisson distributed noise, such as those in PET imaging, thereby marking a notable step towards unravelling the PET Sampling Puzzle.

Ort, förlag, år, upplaga, sidor
Umeå: Umeå University, 2024. , s. 30
Serie
Research report in mathematical statistics, ISSN 1653-0829 ; 76/24
Nyckelord [en]
sparse signal processing, compressed sensing, Poisson denoising, positron emission tomography (PET), sinogram denoising, sinogram inpainting, deep learning
Nationell ämneskategori
Sannolikhetsteori och statistik Signalbehandling Medicinsk bildbehandling Beräkningsmatematik
Forskningsämne
matematisk statistik
Identifikatorer
URN: urn:nbn:se:umu:diva-220515ISBN: 9789180702799 (tryckt)ISBN: 9789180702805 (digital)OAI: oai:DiVA.org:umu-220515DiVA, id: diva2:1834782
Disputation
2024-02-29, BIO.E 203 (Aula Biologica), Umeå, 09:00 (Engelska)
Opponent
Handledare
Ingår i projekt
Statistiska modeller och intelligenta datainsamlingsmetoder för MRI och PET mätningar med tillämpning för monitoring av cancerbehandling, Vetenskapsrådet
Forskningsfinansiär
Vetenskapsrådet, 340-2013-5342Tillgänglig från: 2024-02-08 Skapad: 2024-02-05 Senast uppdaterad: 2024-02-08Bibliografiskt granskad
Delarbeten
1. A ridgelet approach to poisson denoising
Öppna denna publikation i ny flik eller fönster >>A ridgelet approach to poisson denoising
2024 (Engelska)Manuskript (preprint) (Övrigt vetenskapligt)
Abstract [en]

This paper introduces a novel ridgelet transform-based method for Poisson image denoising. Our work focuses on harnessing the Poisson noise's unique non-additive and signal-dependent properties, distinguishing it from Gaussian noise. The core of our approach is a new thresholding scheme informed by theoretical insights into the ridgelet coefficients of Poisson-distributed images and adaptive thresholding guided by Stein's method. We verify our theoretical model through numerical experiments and demonstrate the potential of ridgelet thresholding across assorted scenarios. Our findings represent a significant step in enhancing the understanding of Poisson noise and offer an effective denoising method for images corrupted with it.

Nyckelord
sparse signal processing, compressed sensing, positron emission tomography, denoising, inpainting
Nationell ämneskategori
Sannolikhetsteori och statistik Signalbehandling
Forskningsämne
matematisk statistik
Identifikatorer
urn:nbn:se:umu:diva-220205 (URN)10.48550/arXiv.2401.16099 (DOI)978-91-8070-279-9 (ISBN)978-91-8070-280-5 (ISBN)
Forskningsfinansiär
Vetenskapsrådet, 340-2013-5342
Tillgänglig från: 2024-02-05 Skapad: 2024-02-05 Senast uppdaterad: 2024-02-06Bibliografiskt granskad
2. An extended block restricted isometry property for sparse recovery with non-Gaussian noise
Öppna denna publikation i ny flik eller fönster >>An extended block restricted isometry property for sparse recovery with non-Gaussian noise
2020 (Engelska)Ingår i: Journal of Computational Mathematics, ISSN 0254-9409, E-ISSN 1991-7139, Vol. 38, nr 6, s. 827-838Artikel i tidskrift (Refereegranskat) Published
Abstract [en]

We study the recovery conditions of weighted mixed ℓ2/ℓp minimization for block sparse signal reconstruction from compressed measurements when partial block supportinformation is available. We show theoretically that the extended block restricted isometry property can ensure robust recovery when the data fidelity constraint is expressed in terms of an ℓq norm of the residual error, thus establishing a setting wherein we arenot restricted to Gaussian measurement noise. We illustrate the results with a series of numerical experiments.

Ort, förlag, år, upplaga, sidor
Global Science Press, 2020
Nyckelord
Compressed sensing, block sparsity, partial support information, signal reconstruction, convex optimization
Nationell ämneskategori
Signalbehandling Sannolikhetsteori och statistik Beräkningsmatematik
Forskningsämne
matematisk statistik
Identifikatorer
urn:nbn:se:umu:diva-163366 (URN)10.4208/jcm.1905-m2018-0256 (DOI)000540835100001 ()2-s2.0-85092354908 (Scopus ID)
Forskningsfinansiär
Vetenskapsrådet, 340-2013-5342
Tillgänglig från: 2019-09-17 Skapad: 2019-09-17 Senast uppdaterad: 2024-02-06Bibliografiskt granskad
3. Compressed sensing for low-count positron emission tomography denoising in measurement space
Öppna denna publikation i ny flik eller fönster >>Compressed sensing for low-count positron emission tomography denoising in measurement space
(Engelska)Manuskript (preprint) (Övrigt vetenskapligt)
Nyckelord
compressed sensing, denoising, positron emission tomography
Nationell ämneskategori
Signalbehandling Beräkningsmatematik Medicinsk bildbehandling
Forskningsämne
matematisk statistik
Identifikatorer
urn:nbn:se:umu:diva-220508 (URN)
Forskningsfinansiär
Vetenskapsrådet, 340-2013-5342
Tillgänglig från: 2024-02-05 Skapad: 2024-02-05 Senast uppdaterad: 2024-02-06
4. Filling of incomplete sinograms from sparse PET detector configurations using a residual U-Net
Öppna denna publikation i ny flik eller fönster >>Filling of incomplete sinograms from sparse PET detector configurations using a residual U-Net
Visa övriga...
(Engelska)Manuskript (preprint) (Övrigt vetenskapligt)
Nyckelord
positron emission tomography (PET), sparse PET, deep learning - artificial intelligence, residual U-net, gap filling, long axial field of view PET, total body PET
Nationell ämneskategori
Medicinsk bildbehandling Beräkningsmatematik Datorseende och robotik (autonoma system)
Forskningsämne
matematisk statistik
Identifikatorer
urn:nbn:se:umu:diva-220510 (URN)
Forskningsfinansiär
Vetenskapsrådet, 340-2013-5342
Tillgänglig från: 2024-02-05 Skapad: 2024-02-05 Senast uppdaterad: 2024-02-06

Open Access i DiVA

fulltext(4713 kB)190 nedladdningar
Filinformation
Filnamn FULLTEXT01.pdfFilstorlek 4713 kBChecksumma SHA-512
d2a9e7508bbcfe2f71d76b43f7da39358db0e03f42c4b6ac44fe6b02e9914bb90adf66ecfc184e8f94d132c9b256639094cf84aed3379ec8e685e4c5f45c9c96
Typ fulltextMimetyp application/pdf
spikblad(111 kB)36 nedladdningar
Filinformation
Filnamn SPIKBLAD01.pdfFilstorlek 111 kBChecksumma SHA-512
8c7b437cf6f13eb2d9038ccdaa552c967b583797f8d7516624a5eb667c7cc60e49ed09131edd0e0f361b52fbdbf600bcdd1f69437452b4be21c57f0a2483989b
Typ spikbladMimetyp application/pdf

Person

Leffler, Klara

Sök vidare i DiVA

Av författaren/redaktören
Leffler, Klara
Av organisationen
Institutionen för matematik och matematisk statistik
Sannolikhetsteori och statistikSignalbehandlingMedicinsk bildbehandlingBeräkningsmatematik

Sök vidare utanför DiVA

GoogleGoogle Scholar
Totalt: 190 nedladdningar
Antalet nedladdningar är summan av nedladdningar för alla fulltexter. Det kan inkludera t.ex tidigare versioner som nu inte längre är tillgängliga.

isbn
urn-nbn

Altmetricpoäng

isbn
urn-nbn
Totalt: 1179 träffar
RefereraExporteraLänk till posten
Permanent länk

Direktlänk
Referera
Referensformat
  • apa
  • ieee
  • modern-language-association-8th-edition
  • vancouver
  • Annat format
Fler format
Språk
  • de-DE
  • en-GB
  • en-US
  • fi-FI
  • nn-NO
  • nn-NB
  • sv-SE
  • Annat språk
Fler språk
Utmatningsformat
  • html
  • text
  • asciidoc
  • rtf