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Please use this identifier to cite or link to this item: https://repositorio.ufpe.br/handle/123456789/67230

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dc.contributor.advisorCAVALCANTI, George Darmiton da Cunha-
dc.contributor.authorMATIAS FILHO, Francisco Mauro Falcão-
dc.date.accessioned2025-12-17T14:05:44Z-
dc.date.available2025-12-17T14:05:44Z-
dc.date.issued2025-07-31-
dc.identifier.citationMATIAS FILHO, Francisco Mauro Falcão. A Power-Law noise scheduler for image diffusion models in low-dose CT denoising. 2025. Dissertação (Mestrado em Ciência da Computação) - Universidade Federal de Pernambuco, Recife, 2025.pt_BR
dc.identifier.urihttps://repositorio.ufpe.br/handle/123456789/67230-
dc.description.abstractThe growing need to reduce patient exposure to ionizing radiation in medical imaging has led to the widespread adoption of low-dose computed tomography protocols, guided by the principle of ALARA (As Low As Reasonably Achievable). However, lowering the radiation dose results in increased image noise and artifacts, which can significantly compromise diag nostic quality. Advanced deep learning techniques have demonstrated that neural networks can effectively learn mappings between LDCT and corresponding NDCT images, improving recon struction quality. Nevertheless, most existing approaches rely on direct mappings, which may have reached a performance plateau, as suggested by the diminishing improvements observed across recent models. In this context, diffusion models have emerged as promising alternatives for image restoration due to their generative capabilities. However, traditional formulations based on stochastic noise addition may not be well-suited when modeling complex noise dis tributions. Previous works have addressed this issue by redefining the forward process as a deterministic transformation between clean and noisy images, aligning more closely with ac tual real-world scenarios. Building upon this alternative formulation, we introduce a flexible power-law noise scheduler parameterized by an exponent γ, which controls the rate at which noise is introduced during the diffusion process. This design enables the exploration of different noise progression dynamics, and allows for the evaluation of Curriculum Learning hypotheses in the context of LDCT denoising. When γ > 1, the model follows a curriculum that gradually increases noise complexity, while γ < 1 corresponds to a reverse curriculum. This flexibility positions γ as a key component for guiding the learning process. Experimental results show that the proposed method outperforms standard reconstruction techniques, especially under aggressive noise schedules. Additionally, the best results were obtained with γ > 1, reinforcing the effectiveness of a curriculum-based degradation strategy in LDCT reconstruction tasks.pt_BR
dc.language.isoengpt_BR
dc.publisherUniversidade Federal de Pernambucopt_BR
dc.rightsopenAccesspt_BR
dc.rights.urihttps://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/pt_BR
dc.subjectTomografia computadorizada de baixa dosept_BR
dc.subjectRemoção de ruídopt_BR
dc.subjectRedes de difusãopt_BR
dc.subjectRotina de adição de ruídopt_BR
dc.subjectAprendizado por currículopt_BR
dc.titleA Power-Law noise scheduler for image diffusion models in low-dose CT denoisingpt_BR
dc.typemasterThesispt_BR
dc.contributor.advisor-coPEREIRA, Luis Filipe Alves-
dc.contributor.authorLatteshttp://lattes.cnpq.br/3803275600828761pt_BR
dc.publisher.initialsUFPEpt_BR
dc.publisher.countryBrasilpt_BR
dc.degree.levelmestradopt_BR
dc.contributor.advisorLatteshttp://lattes.cnpq.br/8577312109146354pt_BR
dc.publisher.programPrograma de Pos Graduacao em Ciencia da Computacaopt_BR
dc.description.abstractxA crescente necessidade de reduzir a exposição dos pacientes à radiação ionizante em im agens médicas levou à adoção generalizada de protocolos de tomografia computadorizada de baixa dose, guiados pelo princípio ALARA (Tão Baixo Quanto Razoavelmente Exequível). No entanto, a redução da dose de radiação resulta em aumento do ruído e artefatos nas imagens, o que pode comprometer significativamente a qualidade diagnóstica. Técnicas avançadas de deep learning têm demonstrado que redes neurais podem aprender efetivamente mapeamentos entre imagens LDCT e as correspondentes NDCT, melhorando a qualidade da reconstrução. Contudo, a maioria das abordagens existentes baseia-se em mapeamentos diretos, que podem ter atingido um platô de desempenho, como sugerido pelas melhorias cada vez menores ob servadas em modelos recentes. Nesse contexto, modelos de difusão surgem como alternativas promissoras para restauração de imagens devido às suas capacidades generativas. Entretanto, formulações tradicionais baseadas na adição estocástica de ruído podem não ser adequadas para modelar distribuições complexas de ruído. Trabalhos anteriores abordaram essa questão redefinindo o processo de adição de ruído como uma transformação determinística entre im agens limpas e ruidosas, alinhando-se mais de perto com cenários reais. Com base nessa formulação alternativa, esta dissertação propõe uma rotina de adição de ruído flexível baseada em uma lei de potência, parametrizada por um expoente γ, que controla a taxa em qual o ruído é introduzido durante o processo de difusão. Esse design possibilita a exploração de diferentes dinâmicas de progressão do ruído e permite a avaliação de hipóteses de Apren dizado por Currículo no contexto de remoção de ruído em imagens médicas. Quando γ > 1, o modelo segue um currículo que aumenta gradualmente a complexidade do ruído, enquanto γ <1corresponde a um currículo reverso. Essa flexibilidade posiciona γ como um componente chave para guiar o processo de aprendizado. Resultados experimentais mostram que o método proposto supera técnicas padrão de reconstrução, especialmente sob agendamentos de ruído mais agressivos. Além disso, os melhores resultados foram obtidos com γ > 1, reforçando a eficácia de uma estratégia de degradação baseada em currículo nas tarefas de reconstrução de tomografias de baixa dose.pt_BR
dc.contributor.advisor-coLatteshttp://lattes.cnpq.br/7320714889983490pt_BR
Appears in Collections:Dissertações de Mestrado - Ciência da Computação

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