超疎ビューCBCT再構成のための残差ガウススパッタリング

Abstract

3Dガウス・スプラッティング（3DGS）はコーンビームCT再構成のための明示的かつ効率的なシーン表現を提供しますが、従来のフォトメトリック最適化は本質的に、超疎ビュー条件下でスペクトル・バイアスに悩まされます。その結果、過度な平滑化が起こり、高周波の解剖学的な細部が失われます。ウェーブレット変換は豊富な高周波情報を与え、疎な再構成を強化するために広く利用されてきました。そこで本研究では、ウェーブレットのマルチレゾリューション解析を3DGSに統合します。物理的なX線減衰の厳密な非負性と、高周波ウェーブレット係数の双極性との間にある数学的な不一致を回避するために、我々はResidual Gaussian Splatting（RGS）を提案します。方法論として、体積場を幾何学的な基底成分と残差の詳細成分に階層化する、スペクトル的にデカップルされたガウス表現を導入します。この分解は、明示的な高周波フィッティングを、物理的に整合した暗黙的な残差補償タスクへと体系的に変換します。さらに、幾何学的アンカリングとテクスチャの精緻化の相互作用を協調させるための、スペクトル・空間協調最適化戦略を考案し、効果的にスペクトル・クロストークを防ぎます。臨床データセットでの大規模な実験により、RGSは再構成画像が高度に精緻化された幾何学的テクスチャを捉えられることを示します。既存のニューラル・レンダリングのベースラインに比べて、複雑な骨梁および血管構造において、アーティファクト抑制と細部保持のトレードオフを解決し、より高い視覚的忠実度を実現します。