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Next-gen ultrasound imaging by closing the perception-action loop

Descrizione del progetto

Migliorare la qualità delle immagini ecografiche: iniziare pensando alla fine

Il miglioramento della qualità dell’immagine ecografica a basso costo migliorerebbe l’accesso alla diagnostica. Finanziato dal Consiglio Europeo della Ricerca, il progetto US-ACT interpreta l’ecografia come un dispositivo di percezione-azione, dove l’azione consiste nell’acquisizione di informazioni sull’organismo umano e la percezione nella ricostruzione di tale anatomia. Il progetto prevede di migliorare la qualità delle immagini chiudendo il ciclo percezione-azione, utilizzando la percezione per guidare l’acquisizione. Sfruttando la matematica e il concetto di dimensionalità della varietà geometrica, il progetto fornirà modelli di percezione forti basati su reti generative profonde avanzate. Utilizzando l’anatomia pura descritta dal modello generativo, l’acquisizione identificherà il punto sul suo sistema di varietà a bassa dimensionalità, i dati ridotti che mantengono l’accuratezza richiesta per il compito.

Obiettivo

Ultrasound (US) can revolutionize and democratize medical imaging if it offers: (1) access for everyone, and (2) excellent Image Quality (IQ). MRI offers (2) but is expensive and will thus not likely be able to provide (1). Low-cost US hardware technology will enable (1) in the future but is not expected to yield the needed breakthrough for (2). Consequently, any paradigm-shifting advance in signal processing technology that achieves US with excellent IQ will have a huge impact.

I propose a conceptually new and highly-unconventional approach that I believe can lead to a new generation of US technologies with excellent IQ. I will formally describe US systems as intelligent autonomous agents that perform actions and perception using probabilistic inference: the action is the acquisition, probing the world, and the perception is the reconstruction that infers what anatomy most likely generated the acquired US data. I conclude that current US systems are in essence flawed agents since (1) actions are not driven by perception, i.e. the perception-action loop is broken, and (2) their generative perception models are naive. My proposal will address this by closing the perception-action loop and offering strong perception models based on advanced deep generative networks. This breaks a fundamental tenet in US imaging, where I put forth the important concept that the acquisition and perception should work together to identify the point on the low-dimensional manifold of pure anatomy (described by the generative model) that is being imaged.

My intelligent US agents will pursue excellent IQ under the heading of a single probabilistic principle: minimization of ``surprise’’ under the agent’s own prior belief (the generative model) that such high-quality images can indeed be achieved. With this, we open a new frontier within active imaging (in US and beyond) where data acquisition and information processing are treated jointly based on expressive generative density functions.

Campo scientifico (EuroSciVoc)

Parole chiave

Programma(i)

Argomento(i)

Meccanismo di finanziamento

HORIZON-ERC - HORIZON ERC Grants

Vedi tutti i progetti finanziati nell’ambito di questo schema di finanziamento

Invito a presentare proposte

(si apre in una nuova finestra) ERC-2022-STG

Vedi tutti i progetti finanziati nell’ambito del bando

Istituzione ospitante

TECHNISCHE UNIVERSITEIT EINDHOVEN
Contributo netto dell'UE
€ 1 812 500,00
Indirizzo
GROENE LOPER 3
5612 AE Eindhoven
Paesi Bassi
Regione
Zuid-Nederland Noord-Brabant Zuidoost-Noord-Brabant
Tipo di attività
Higher or Secondary Education Establishments
Collegamenti
Costo totale
€ 1 812 500,00

Beneficiari (1)