GeoBrain/random-noise-attenuation-avo

Random Noise Suppression AVO Benchmark

Deep-learning-based random-noise attenuation on pre-stack seismic shot gathers, using the clean seismic.segy AVO dataset and synthetic Gaussian / Poisson noise injection.

Task

Given a clean shot gather, the benchmark first injects synthetic random noise at a specified SNR, then trains a model to directly reconstruct the clean signal:

denoised = model(noisy_input)

This is a paired regression task with clean-target supervision. Most models directly predict the clean gather. The DDPM variant predicts diffusion noise during training and reconstructs the clean gather through reverse sampling at evaluation / inference time.

Dataset

• Source: Clean AVO seismic.segy data
• Current training volume: seismic.segy
• Geometry: 201 traces per shot, time sampling interval dt = 2 ms
• Split: Shot-level sequential 7:1:1
  • 801 training shots
  • 100 validation shots
  • 100 held-out test shots

Synthetic Noise Settings

• Noise kinds: gaussian, poisson
• Default sweep in training / inference scripts: SNR = -5, 0, 5 dB
• Noise injection: per-shot variance-controlled synthetic corruption
• Reproducibility: noise generation is seeded from experiment.seed

Model Architectures

• UNet (unet): classic encoder-decoder with skip connections. Base channels: 32, depth: 4.
• ResUNet (res_unet): U-Net with residual blocks. Base channels: 32, depth: 4.
• DnCNN (dncnn): residual denoising CNN with 17 layers and 64 feature channels.
• Attention UNet (atten_unet): U-Net with attention gates. Base channels: 32, depth: 4.
• DDPM (ddpm): standard conditional denoising diffusion probabilistic model with reverse sampling from Gaussian noise to the clean shot gather.
• SCRN (SCRN): Swin Transformer convolutional residual network adapted to the same random-noise benchmark pipeline.

Preprocessing

• Amplitude correction: spherical divergence correction is skipped by default
• Normalization: max_abs, per-shot
• Patching: overlapping 2D patches of size 128 x 256 (trace x time)
• Patch overlap: 50%

Training uses patched shot gathers. Inference reloads the raw volume, applies inference.shot_split, injects synthetic noise, runs patch-based reconstruction, and inverse-normalizes outputs for visualization.

Repository Structure

scripts/random_noise_suppression_avo/
|- train_denoise_unet.sh
|- train_denoise_res_unet.sh
|- train_denoise_dncnn.sh
|- train_denoise_atten_unet.sh
|- train_denoise_ddpm.sh
|- train_denoise_SCRN.sh
|- inference_denoise_unet.sh
|- inference_denoise_res_unet.sh
|- inference_denoise_dncnn.sh
|- inference_denoise_atten_unet.sh
|- inference_denoise_ddpm.sh
|- inference_denoise_SCRN.sh
`- run_all_random_noise_models.sh

configs/random_noise_suppression_avo/
|- denoise_unet.yaml
|- denoise_res_unet.yaml
|- denoise_dncnn.yaml
|- denoise_atten_unet.yaml
|- denoise_ddpm.yaml
`- denoise_SCRN.yaml

Each experiment directory is named by model, noise kind, SNR, and seed, for example:

random_noise_avo_unet_base_gaussian_snr5_seed42/
random_noise_avo_dncnn_base_poisson_snr0_seed43/
random_noise_avo_ddpm_base_gaussian_snrneg5_seed44/

Training Details

Shared benchmark defaults:

Hyperparameter	Value
Loss	MSE
DDPM note	trains on diffusion-noise prediction and validates clean reconstruction after reverse sampling
Optimizer	AdamW (lr=1e-4, weight_decay=1e-5)
Scheduler	Cosine annealing (min_lr=1e-6)
Epochs	200
Gradient clipping	1.0
Seeds	42, 43, 44 by default in shell sweeps
Batch size	192 in current YAML defaults

Usage

Train One Model Family

bash scripts/random_noise_suppression_avo/train_denoise_unet.sh

or

bash scripts/random_noise_suppression_avo/train_denoise_ddpm.sh

Each training shell script sweeps:

• noise kind
• SNR
• seed

by rewriting a temporary YAML config before calling torchrun.

Run Inference

bash scripts/random_noise_suppression_avo/inference_denoise_unet.sh

Inference outputs:

• per-shot metrics CSV
• summary JSON
• visualizations
• optional .npy files
• multi-seed mean/std aggregation JSON

Run All Model Families

bash scripts/random_noise_suppression_avo/run_all_random_noise_models.sh

Current total-run script executes:

1. unet
2. dncnn
3. res_unet
4. atten_unet
5. ddpm

Each model is trained first, then its inference sweep is launched immediately after training finishes.

Inference Outputs

For each experiment, the inference directory typically contains:

inference/
|- inference.log
|- metrics_per_shot.csv
|- metrics_summary.json
|- visualizations/
`- npy/                    # only when save_npy=true

Metrics

The benchmark reports:

• snr
• psnr
• ssim
• mae
• mse
• rmse

for three groups:

• noisy: noisy input vs clean target
• denoised: model prediction vs clean target
• delta: denoised - noisy

Metrics are computed in the normalized domain. Saved visualization outputs are inverse-normalized back to the original amplitude domain.

Notes

• This benchmark injects synthetic random noise once per experiment before patch extraction; it is not an epoch-wise dynamic noise augmentation setup.
• Shot-level inference uses the held-out test shot defined by inference.shot_split.
• Batch size and patch size may need adjustment for memory-heavy models such as DnCNN and DDPM.

References

• Ronneberger et al., U-Net: Convolutional Networks for Biomedical Image Segmentation, MICCAI 2015
• He et al., Deep Residual Learning for Image Recognition, CVPR 2016
• Yu et al., Deep learning for denoising, Geophysics 84(6), V333-V350, 2019. https://doi.org/10.1190/geo2018-0668.1
• Ho et al., Denoising Diffusion Probabilistic Models, NeurIPS 2020
• Song et al., Denoising Diffusion Implicit Models, ICLR 2021
• Oktay et al., Attention U-Net: Learning Where to Look for the Pancreas, MIDL 2018
• Gao et al., Swin Transformer for simultaneous denoising and interpolation of seismic data, Computers and Geosciences 2024
• SEG C3 Velocity Model: https://wiki.seg.org/wiki/C3

Results

Mean +- std over available seeds, computed from *_seed_stats/metrics_summary_mean_std.json. Metrics are reported in the normalized domain. Raw (noisy) is the synthetic noisy input before denoising.

Gaussian Noise

SNR -5 dB

Method	Parameters (M)	SNR	PSNR	SSIM	MAE	MSE	RMSE	EB_WSE_MEDIUM_40_70_NE	EB_WSE_MEDIUM_40_70_SNR	EB_WSE_STRONG_70_100_NE	EB_WSE_STRONG_70_100_SNR	EB_WSE_VERY_WEAK_5_20_NE	EB_WSE_VERY_WEAK_5_20_SNR	EB_WSE_WEAK_20_40_NE	EB_WSE_WEAK_20_40_SNR	FB_FRE_HIGH_ENERGY_RATIO	FB_FRE_HIGH_FREQUENCY_RANGE_HZ	FB_FRE_HIGH_NE	FB_FRE_HIGH_SNR	FB_FRE_LOW_ENERGY_RATIO	FB_FRE_LOW_FREQUENCY_RANGE_HZ	FB_FRE_LOW_NE	FB_FRE_LOW_SNR	FB_FRE_MID_ENERGY_RATIO	FB_FRE_MID_FREQUENCY_RANGE_HZ	FB_FRE_MID_NE	FB_FRE_MID_SNR	FB_FRE_VERY_HIGH_ENERGY_RATIO	FB_FRE_VERY_HIGH_FREQUENCY_RANGE_HZ	FB_FRE_VERY_HIGH_NE	FB_FRE_VERY_HIGH_SNR
Raw (noisy)	-	-5.0000+-0.0015	28.4184+-0.0015	0.6663+-0.0002	0.030315+-0.000008	0.001448+-0.000001	0.037994+-0.000007	30.056404+-0.003195	-29.5408+-0.0009	0.974550+-0.000441	0.2240+-0.0039	217.468024+-0.075775	-46.7401+-0.0030	100.131537+-0.019746	-39.9965+-0.0018	0.168114+-0.000000	48.3333-73.5333	1.841567+-0.000122	-5.2710+-0.0006	0.283209+-0.000000	6.3333-23.1333	1.150310+-0.000255	-1.2055+-0.0019	0.425271+-0.000000	23.1333-48.3333	1.147630+-0.000330	-1.1892+-0.0025	0.001317+-0.000000	73.5333-90.3333	18.962028+-0.014011	-25.2465+-0.0056
UNet	7.76	8.9440+-0.0034	42.3624+-0.0034	0.9807+-0.0000	0.004273+-0.000002	0.000058+-0.000000	0.007623+-0.000003	2.416080+-0.000817	-7.6466+-0.0029	0.338792+-0.000149	9.4048+-0.0037	15.867472+-0.007823	-23.9986+-0.0043	7.376587+-0.006652	-17.3406+-0.0071	0.168114+-0.000000	48.3333-73.5333	0.371155+-0.000550	8.6215+-0.0129	0.283209+-0.000000	6.3333-23.1333	0.350323+-0.000279	9.1190+-0.0065	0.425271+-0.000000	23.1333-48.3333	0.308464+-0.000132	10.2247+-0.0039	0.001317+-0.000000	73.5333-90.3333	1.857709+-0.001298	-5.2139+-0.0053
DnCNN	0.56	8.9707+-0.0035	42.3891+-0.0035	0.9810+-0.0000	0.004693+-0.000001	0.000058+-0.000000	0.007602+-0.000003	3.098011+-0.001746	-9.8080+-0.0049	0.324189+-0.000137	9.7859+-0.0037	20.750542+-0.000822	-26.3332+-0.0001	9.744805+-0.001931	-19.7626+-0.0019	0.168114+-0.000000	48.3333-73.5333	0.367070+-0.000116	8.7256+-0.0027	0.283209+-0.000000	6.3333-23.1333	0.336299+-0.000336	9.4715+-0.0087	0.425271+-0.000000	23.1333-48.3333	0.297151+-0.000085	10.5476+-0.0027	0.001317+-0.000000	73.5333-90.3333	2.415984+-0.004356	-7.4367+-0.0128
ResUNet	8.11	8.0137+-0.0010	41.4321+-0.0010	0.9801+-0.0000	0.005013+-0.000001	0.000072+-0.000000	0.008487+-0.000001	3.284017+-0.000458	-10.3149+-0.0014	0.364963+-0.000046	8.7602+-0.0010	22.633412+-0.010049	-27.0879+-0.0039	10.442392+-0.004309	-20.3616+-0.0033	0.168114+-0.000000	48.3333-73.5333	0.442797+-0.000388	7.1028+-0.0073	0.283209+-0.000000	6.3333-23.1333	0.335051+-0.000210	9.5125+-0.0057	0.425271+-0.000000	23.1333-48.3333	0.324708+-0.000281	9.7780+-0.0074	0.001317+-0.000000	73.5333-90.3333	2.940459+-0.002013	-9.1227+-0.0075
Attention UNet	7.85	9.2655+-0.0043	42.6839+-0.0043	0.9841+-0.0000	0.003342+-0.000001	0.000054+-0.000000	0.007349+-0.000003	1.420080+-0.001250	-3.0417+-0.0072	0.338450+-0.000173	9.4140+-0.0045	10.383467+-0.018701	-20.2944+-0.0172	3.086211+-0.005139	-9.7630+-0.0130	0.168114+-0.000000	48.3333-73.5333	0.379595+-0.000461	8.4401+-0.0106	0.283209+-0.000000	6.3333-23.1333	0.316613+-0.000383	9.9980+-0.0105	0.425271+-0.000000	23.1333-48.3333	0.300578+-0.000210	10.4476+-0.0062	0.001317+-0.000000	73.5333-90.3333	1.982228+-0.000575	-5.7680+-0.0028
DDPM	33.30	7.1648+-0.1578	40.5832+-0.1578	0.9638+-0.0010	0.006926+-0.000121	0.000089+-0.000004	0.009404+-0.000181	6.014312+-0.110613	-15.4517+-0.1591	0.308027+-0.003648	10.2626+-0.0994	47.100793+-1.606397	-33.1509+-0.2805	21.533452+-0.800196	-26.4012+-0.2870	0.168114+-0.000000	48.3333-73.5333	0.460230+-0.009898	6.8349+-0.1815	0.283209+-0.000000	6.3333-23.1333	0.327191+-0.004703	9.7471+-0.1208	0.425271+-0.000000	23.1333-48.3333	0.334689+-0.005003	9.5485+-0.1310	0.001317+-0.000000	73.5333-90.3333	3.874504+-0.119669	-11.4459+-0.2489
UNet-L	31.04	10.3370+-0.0025	43.7554+-0.0025	0.9878+-0.0000	0.002950+-0.000000	0.000042+-0.000000	0.006496+-0.000002	1.263715+-0.000741	-2.0297+-0.0051	0.300879+-0.000085	10.4426+-0.0025	4.623123+-0.001383	-13.2914+-0.0036	2.330642+-0.002081	-7.3399+-0.0076	0.168114+-0.000000	48.3333-73.5333	0.354308+-0.000326	9.0455+-0.0085	0.283209+-0.000000	6.3333-23.1333	0.283500+-0.000275	10.9714+-0.0092	0.425271+-0.000000	23.1333-48.3333	0.273394+-0.000383	11.2747+-0.0121	0.001317+-0.000000	73.5333-90.3333	1.479262+-0.001528	-3.2891+-0.0091
SCRN	0.43	12.7292+-0.0049	46.1476+-0.0049	0.9911+-0.0000	0.002425+-0.000002	0.000024+-0.000000	0.004932+-0.000003	1.177943+-0.001796	-1.4177+-0.0132	0.226996+-0.000126	12.8822+-0.0049	3.628032+-0.026211	-11.1432+-0.0686	2.036890+-0.010512	-6.1483+-0.0450	0.168114+-0.000000	48.3333-73.5333	0.245962+-0.000458	12.2091+-0.0165	0.283209+-0.000000	6.3333-23.1333	0.225842+-0.000225	12.9308+-0.0086	0.425271+-0.000000	23.1333-48.3333	0.222855+-0.000167	13.0470+-0.0072	0.001317+-0.000000	73.5333-90.3333	0.944941+-0.000954	0.5184+-0.0101
FFCNN	0.56	4.5069+-0.0021	37.9253+-0.0022	0.9679+-0.0000	0.004767+-0.000001	0.000162+-0.000000	0.012710+-0.000003	1.867005+-0.000132	-5.4139+-0.0005	0.590120+-0.000150	4.5829+-0.0022	11.313491+-0.003386	-21.0560+-0.0024	4.144542+-0.001476	-12.3356+-0.0034	0.168114+-0.000000	48.3333-73.5333	0.653105+-0.000054	3.7057+-0.0007	0.283209+-0.000000	6.3333-23.1333	0.560068+-0.000436	5.0372+-0.0068	0.425271+-0.000000	23.1333-48.3333	0.514043+-0.000147	5.7891+-0.0024	0.001317+-0.000000	73.5333-90.3333	2.831241+-0.006464	-8.7970+-0.0198
FBResNet	0.45	9.5862+-0.0021	43.0046+-0.0021	0.9825+-0.0000	0.004083+-0.000000	0.000050+-0.000000	0.007081+-0.000002	2.375249+-0.000207	-7.5017+-0.0010	0.312611+-0.000087	10.1023+-0.0024	15.478995+-0.008673	-23.7867+-0.0048	7.224531+-0.007035	-17.1628+-0.0088	0.168114+-0.000000	48.3333-73.5333	0.343203+-0.000434	9.3068+-0.0108	0.283209+-0.000000	6.3333-23.1333	0.334798+-0.000325	9.5099+-0.0084	0.425271+-0.000000	23.1333-48.3333	0.289494+-0.000218	10.7751+-0.0066	0.001317+-0.000000	73.5333-90.3333	1.734922+-0.001439	-4.6255+-0.0079
q_unet	21.88	9.6992+-0.4837	43.1175+-0.4837	0.9844+-0.0009	0.003259+-0.000156	0.000049+-0.000005	0.007000+-0.000389	1.318180+-0.155310	-2.3381+-0.9985	0.323846+-0.018763	9.8159+-0.5010	5.953587+-1.643388	-15.1742+-2.2945	2.881758+-0.720458	-8.9254+-2.0698	0.168114+-0.000000	48.3333-73.5333	0.351364+-0.025996	9.1338+-0.6413	0.283209+-0.000000	6.3333-23.1333	0.330107+-0.013882	9.6540+-0.3618	0.425271+-0.000000	23.1333-48.3333	0.290015+-0.014573	10.7734+-0.4324	0.001317+-0.000000	73.5333-90.3333	1.601547+-0.136043	-3.9210+-0.7379
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SNR 0 dB

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SNR 5 dB

Method	Parameters (M)	SNR	PSNR	SSIM	MAE	MSE	RMSE	EB_WSE_MEDIUM_40_70_NE	EB_WSE_MEDIUM_40_70_SNR	EB_WSE_STRONG_70_100_NE	EB_WSE_STRONG_70_100_SNR	EB_WSE_VERY_WEAK_5_20_NE	EB_WSE_VERY_WEAK_5_20_SNR	EB_WSE_WEAK_20_40_NE	EB_WSE_WEAK_20_40_SNR	FB_FRE_HIGH_ENERGY_RATIO	FB_FRE_HIGH_FREQUENCY_RANGE_HZ	FB_FRE_HIGH_NE	FB_FRE_HIGH_SNR	FB_FRE_LOW_ENERGY_RATIO	FB_FRE_LOW_FREQUENCY_RANGE_HZ	FB_FRE_LOW_NE	FB_FRE_LOW_SNR	FB_FRE_MID_ENERGY_RATIO	FB_FRE_MID_FREQUENCY_RANGE_HZ	FB_FRE_MID_NE	FB_FRE_MID_SNR	FB_FRE_VERY_HIGH_ENERGY_RATIO	FB_FRE_VERY_HIGH_FREQUENCY_RANGE_HZ	FB_FRE_VERY_HIGH_NE	FB_FRE_VERY_HIGH_SNR
Raw (noisy)	-	5.0000+-0.0015	38.4184+-0.0015	0.9528+-0.0000	0.009587+-0.000002	0.000145+-0.000000	0.012015+-0.000002	9.504669+-0.001010	-19.5408+-0.0009	0.308180+-0.000139	10.2240+-0.0039	68.769427+-0.023962	-36.7401+-0.0030	31.664372+-0.006244	-29.9965+-0.0018	0.168114+-0.000000	48.3333-73.5333	0.582355+-0.000039	4.7290+-0.0006	0.283209+-0.000000	6.3333-23.1333	0.363760+-0.000081	8.7945+-0.0019	0.425271+-0.000000	23.1333-48.3333	0.362912+-0.000104	8.8108+-0.0025	0.001317+-0.000000	73.5333-90.3333	5.996320+-0.004431	-15.2465+-0.0056
UNet	7.76	12.7151+-0.0046	46.1335+-0.0046	0.9911+-0.0000	0.002776+-0.000001	0.000024+-0.000000	0.004937+-0.000003	1.481680+-0.000344	-3.4066+-0.0018	0.221581+-0.000125	13.0955+-0.0048	9.064477+-0.003318	-19.1393+-0.0034	4.239337+-0.001748	-12.5320+-0.0035	0.168114+-0.000000	48.3333-73.5333	0.239064+-0.000116	12.4555+-0.0039	0.283209+-0.000000	6.3333-23.1333	0.215258+-0.000339	13.3532+-0.0133	0.425271+-0.000000	23.1333-48.3333	0.191701+-0.000072	14.3603+-0.0033	0.001317+-0.000000	73.5333-90.3333	1.533126+-0.002486	-3.5443+-0.0129
DnCNN	0.56	15.1037+-0.0044	48.5221+-0.0044	0.9949+-0.0000	0.002262+-0.000001	0.000014+-0.000000	0.003753+-0.000002	1.446875+-0.000322	-3.1992+-0.0019	0.163963+-0.000095	15.7072+-0.0050	8.230538+-0.004905	-18.2988+-0.0053	3.831710+-0.001966	-11.6548+-0.0046	0.168114+-0.000000	48.3333-73.5333	0.188635+-0.000053	14.5166+-0.0021	0.283209+-0.000000	6.3333-23.1333	0.153169+-0.000161	16.3053+-0.0090	0.425271+-0.000000	23.1333-48.3333	0.145783+-0.000055	16.7324+-0.0035	0.001317+-0.000000	73.5333-90.3333	1.304467+-0.001570	-2.1151+-0.0091
ResUNet	8.11	10.8324+-0.0010	44.2508+-0.0010	0.9910+-0.0000	0.003324+-0.000000	0.000038+-0.000000	0.006137+-0.000001	2.112371+-0.000957	-6.4850+-0.0041	0.270219+-0.000031	11.3781+-0.0010	13.936359+-0.003499	-22.8763+-0.0022	6.320756+-0.001966	-16.0011+-0.0029	0.168114+-0.000000	48.3333-73.5333	0.310006+-0.000186	10.2124+-0.0054	0.283209+-0.000000	6.3333-23.1333	0.214654+-0.000097	13.3832+-0.0039	0.425271+-0.000000	23.1333-48.3333	0.218305+-0.000050	13.2314+-0.0019	0.001317+-0.000000	73.5333-90.3333	2.720500+-0.002350	-8.4605+-0.0080
Attention UNet	7.85	12.3464+-0.0054	45.7647+-0.0053	0.9926+-0.0000	0.002436+-0.000001	0.000027+-0.000000	0.005154+-0.000003	1.302140+-0.000202	-2.2909+-0.0012	0.235823+-0.000151	12.5582+-0.0056	6.489683+-0.001444	-16.2294+-0.0022	2.849174+-0.001911	-9.0745+-0.0057	0.168114+-0.000000	48.3333-73.5333	0.273493+-0.000307	11.3198+-0.0095	0.283209+-0.000000	6.3333-23.1333	0.198473+-0.000110	14.0576+-0.0047	0.425271+-0.000000	23.1333-48.3333	0.194307+-0.000077	14.2399+-0.0036	0.001317+-0.000000	73.5333-90.3333	1.905562+-0.001105	-5.4070+-0.0026
DDPM	33.30	7.6850+-0.1814	41.1034+-0.1814	0.9725+-0.0011	0.006681+-0.000118	0.000081+-0.000004	0.008914+-0.000193	6.443338+-0.098793	-15.9941+-0.1425	0.238385+-0.004719	12.5798+-0.1693	51.770507+-1.471348	-33.8796+-0.2459	23.298755+-0.920540	-26.9985+-0.3178	0.168114+-0.000000	48.3333-73.5333	0.439799+-0.009433	7.2924+-0.1815	0.283209+-0.000000	6.3333-23.1333	0.279271+-0.005615	11.1908+-0.1729	0.425271+-0.000000	23.1333-48.3333	0.287681+-0.005280	10.9234+-0.1639	0.001317+-0.000000	73.5333-90.3333	4.253336+-0.100793	-12.2218+-0.1919
UNet-L	31.04	15.1065+-0.0017	48.5249+-0.0017	0.9960+-0.0000	0.001774+-0.000001	0.000014+-0.000000	0.003752+-0.000001	1.035204+-0.001002	-0.2977+-0.0084	0.172179+-0.000032	15.2904+-0.0015	2.123314+-0.002531	-6.5356+-0.0104	1.351815+-0.002271	-2.6157+-0.0144	0.168114+-0.000000	48.3333-73.5333	0.206931+-0.000132	13.7152+-0.0054	0.283209+-0.000000	6.3333-23.1333	0.153831+-0.000144	16.2775+-0.0082	0.425271+-0.000000	23.1333-48.3333	0.151550+-0.000013	16.3982+-0.0005	0.001317+-0.000000	73.5333-90.3333	1.200006+-0.000678	-1.4797+-0.0050
SCRN	0.43	17.7735+-0.0044	51.1919+-0.0044	0.9970+-0.0000	0.001543+-0.000001	0.000008+-0.000000	0.002759+-0.000001	1.042862+-0.000461	-0.3617+-0.0039	0.123716+-0.000065	18.1558+-0.0046	2.804421+-0.002753	-8.9443+-0.0087	1.650299+-0.001141	-4.3450+-0.0063	0.168114+-0.000000	48.3333-73.5333	0.145397+-0.000006	16.7812+-0.0006	0.283209+-0.000000	6.3333-23.1333	0.117155+-0.000016	18.6312+-0.0011	0.425271+-0.000000	23.1333-48.3333	0.121608+-0.000095	18.3079+-0.0070	0.001317+-0.000000	73.5333-90.3333	0.776633+-0.000326	2.2362+-0.0035
FFCNN	0.56	5.7160+-0.0010	39.1344+-0.0010	0.9783+-0.0000	0.004146+-0.000000	0.000123+-0.000000	0.011062+-0.000001	2.028557+-0.000860	-6.1301+-0.0037	0.510127+-0.000062	5.8479+-0.0011	13.876404+-0.005245	-22.8344+-0.0035	4.524210+-0.004332	-13.0932+-0.0083	0.168114+-0.000000	48.3333-73.5333	0.621936+-0.000062	4.1276+-0.0009	0.283209+-0.000000	6.3333-23.1333	0.422650+-0.000102	7.4819+-0.0021	0.425271+-0.000000	23.1333-48.3333	0.432032+-0.000171	7.2968+-0.0034	0.001317+-0.000000	73.5333-90.3333	2.897249+-0.000704	-8.9816+-0.0018
FBResNet	0.45	15.3553+-0.0039	48.7736+-0.0039	0.9947+-0.0000	0.002248+-0.000001	0.000013+-0.000000	0.003644+-0.000002	1.443487+-0.000155	-3.1796+-0.0009	0.158486+-0.000081	16.0039+-0.0045	8.301080+-0.004993	-18.3739+-0.0054	3.883100+-0.003666	-11.7713+-0.0083	0.168114+-0.000000	48.3333-73.5333	0.186202+-0.000171	14.6272+-0.0082	0.283209+-0.000000	6.3333-23.1333	0.155300+-0.000172	16.1857+-0.0097	0.425271+-0.000000	23.1333-48.3333	0.146930+-0.000070	16.6646+-0.0042	0.001317+-0.000000	73.5333-90.3333	1.136986+-0.000524	-0.9835+-0.0037
q_unet	21.88	14.1539+-0.7649	47.5723+-0.7649	0.9946+-0.0010	0.002246+-0.000424	0.000018+-0.000003	0.004202+-0.000380	1.372483+-0.390934	-2.4229+-2.3033	0.187641+-0.010868	14.5543+-0.4944	6.436009+-4.548711	-14.0671+-5.9054	3.146713+-1.895289	-8.4841+-4.8899	0.168114+-0.000000	48.3333-73.5333	0.225531+-0.016317	12.9921+-0.6390	0.283209+-0.000000	6.3333-23.1333	0.165618+-0.012020	15.6523+-0.6176	0.425271+-0.000000	23.1333-48.3333	0.164994+-0.010193	15.6752+-0.5271	0.001317+-0.000000	73.5333-90.3333	1.453923+-0.248339	-2.9786+-1.3891
unet_plusplus	9.05	15.7168+-0.1896	49.1352+-0.1896	0.9961+-0.0003	0.001736+-0.000076	0.000012+-0.000001	0.003498+-0.000077	1.053772+-0.032269	-0.4480+-0.2629	0.159790+-0.003133	15.9479+-0.1683	2.505276+-0.799956	-7.5683+-2.5747	1.526088+-0.313348	-3.4965+-1.6845	0.168114+-0.000000	48.3333-73.5333	0.190522+-0.001093	14.4536+-0.0558	0.283209+-0.000000	6.3333-23.1333	0.148547+-0.005910	16.5912+-0.3424	0.425271+-0.000000	23.1333-48.3333	0.148987+-0.003470	16.5549+-0.2000	0.001317+-0.000000	73.5333-90.3333	0.936740+-0.044181	0.6405+-0.4164

Poisson Noise

SNR -5 dB

Method	Parameters (M)	SNR	PSNR	SSIM	MAE	MSE	RMSE	EB_WSE_MEDIUM_40_70_NE	EB_WSE_MEDIUM_40_70_SNR	EB_WSE_STRONG_70_100_NE	EB_WSE_STRONG_70_100_SNR	EB_WSE_VERY_WEAK_5_20_NE	EB_WSE_VERY_WEAK_5_20_SNR	EB_WSE_WEAK_20_40_NE	EB_WSE_WEAK_20_40_SNR	FB_FRE_HIGH_ENERGY_RATIO	FB_FRE_HIGH_FREQUENCY_RANGE_HZ	FB_FRE_HIGH_NE	FB_FRE_HIGH_SNR	FB_FRE_LOW_ENERGY_RATIO	FB_FRE_LOW_FREQUENCY_RANGE_HZ	FB_FRE_LOW_NE	FB_FRE_LOW_SNR	FB_FRE_MID_ENERGY_RATIO	FB_FRE_MID_FREQUENCY_RANGE_HZ	FB_FRE_MID_NE	FB_FRE_MID_SNR	FB_FRE_VERY_HIGH_ENERGY_RATIO	FB_FRE_VERY_HIGH_FREQUENCY_RANGE_HZ	FB_FRE_VERY_HIGH_NE	FB_FRE_VERY_HIGH_SNR
Raw (noisy)	-	-4.9986+-0.0015	28.4198+-0.0015	0.6663+-0.0001	0.030308+-0.000004	0.001447+-0.000000	0.037988+-0.000007	30.055742+-0.008101	-29.5406+-0.0024	0.974447+-0.000121	0.2249+-0.0011	217.357200+-0.102979	-46.7357+-0.0040	100.096922+-0.017429	-39.9936+-0.0012	0.168114+-0.000000	48.3333-73.5333	1.841246+-0.000500	-5.2697+-0.0024	0.283209+-0.000000	6.3333-23.1333	1.149769+-0.000100	-1.2014+-0.0009	0.425271+-0.000000	23.1333-48.3333	1.147469+-0.000565	-1.1882+-0.0043	0.001317+-0.000000	73.5333-90.3333	18.965560+-0.004406	-25.2484+-0.0018
UNet	7.76	8.9857+-0.0031	42.4041+-0.0031	0.9808+-0.0000	0.004256+-0.000000	0.000058+-0.000000	0.007587+-0.000003	2.415076+-0.002099	-7.6446+-0.0074	0.337022+-0.000162	9.4499+-0.0042	15.838296+-0.020752	-23.9837+-0.0112	7.364007+-0.012769	-17.3268+-0.0150	0.168114+-0.000000	48.3333-73.5333	0.369695+-0.000207	8.6562+-0.0048	0.283209+-0.000000	6.3333-23.1333	0.346966+-0.000291	9.2024+-0.0073	0.425271+-0.000000	23.1333-48.3333	0.307719+-0.000289	10.2453+-0.0085	0.001317+-0.000000	73.5333-90.3333	1.854940+-0.000681	-5.2019+-0.0030
DnCNN	0.56	9.1529+-0.0032	42.5713+-0.0032	0.9817+-0.0000	0.004577+-0.000001	0.000056+-0.000000	0.007444+-0.000003	2.963686+-0.002757	-9.4231+-0.0081	0.318671+-0.000195	9.9353+-0.0053	20.184007+-0.006813	-26.0929+-0.0025	9.310510+-0.014889	-19.3658+-0.0138	0.168114+-0.000000	48.3333-73.5333	0.362543+-0.000170	8.8329+-0.0045	0.283209+-0.000000	6.3333-23.1333	0.327873+-0.000558	9.6921+-0.0147	0.425271+-0.000000	23.1333-48.3333	0.294731+-0.000087	10.6183+-0.0027	0.001317+-0.000000	73.5333-90.3333	2.304461+-0.000964	-7.0340+-0.0028
ResUNet	8.11	8.0629+-0.0008	41.4812+-0.0008	0.9801+-0.0000	0.005003+-0.000001	0.000071+-0.000000	0.008439+-0.000001	3.283250+-0.001270	-10.3128+-0.0034	0.362541+-0.000058	8.8179+-0.0015	22.618869+-0.015280	-27.0822+-0.0056	10.436372+-0.009197	-20.3564+-0.0077	0.168114+-0.000000	48.3333-73.5333	0.439369+-0.000187	7.1704+-0.0042	0.283209+-0.000000	6.3333-23.1333	0.333929+-0.000445	9.5405+-0.0117	0.425271+-0.000000	23.1333-48.3333	0.322530+-0.000288	9.8364+-0.0081	0.001317+-0.000000	73.5333-90.3333	2.927225+-0.003374	-9.0763+-0.0105
Attention UNet	7.85	9.2677+-0.0050	42.6861+-0.0050	0.9841+-0.0000	0.003340+-0.000001	0.000054+-0.000000	0.007347+-0.000004	1.457137+-0.003146	-3.2655+-0.0188	0.338279+-0.000204	9.4182+-0.0053	10.006613+-0.029775	-19.9800+-0.0254	3.113864+-0.005793	-9.8431+-0.0157	0.168114+-0.000000	48.3333-73.5333	0.381022+-0.000305	8.4090+-0.0067	0.283209+-0.000000	6.3333-23.1333	0.316770+-0.000630	9.9933+-0.0171	0.425271+-0.000000	23.1333-48.3333	0.299608+-0.000175	10.4757+-0.0051	0.001317+-0.000000	73.5333-90.3333	2.009310+-0.003554	-5.8739+-0.0114
DDPM	33.30	6.8701+-0.2412	40.2885+-0.2412	0.9656+-0.0015	0.007193+-0.000200	0.000096+-0.000005	0.009725+-0.000274	6.228295+-0.163362	-15.7623+-0.2347	0.316087+-0.005547	10.0376+-0.1516	49.867653+-2.345451	-33.6700+-0.4037	22.349018+-1.024055	-26.7452+-0.3855	0.168114+-0.000000	48.3333-73.5333	0.480265+-0.016030	6.4594+-0.2890	0.283209+-0.000000	6.3333-23.1333	0.341868+-0.010202	9.3654+-0.2595	0.425271+-0.000000	23.1333-48.3333	0.348159+-0.009248	9.2047+-0.2314	0.001317+-0.000000	73.5333-90.3333	4.089157+-0.171922	-11.9225+-0.3729
UNet-L	31.04	10.1080+-0.0046	43.5264+-0.0046	0.9872+-0.0000	0.003036+-0.000002	0.000045+-0.000000	0.006669+-0.000004	1.337183+-0.003020	-2.5200+-0.0193	0.308565+-0.000195	10.2236+-0.0053	5.106876+-0.002729	-14.1510+-0.0036	2.592452+-0.012330	-8.2611+-0.0406	0.168114+-0.000000	48.3333-73.5333	0.361021+-0.000393	8.8838+-0.0096	0.283209+-0.000000	6.3333-23.1333	0.291062+-0.000645	10.7432+-0.0191	0.425271+-0.000000	23.1333-48.3333	0.278244+-0.000216	11.1217+-0.0070	0.001317+-0.000000	73.5333-90.3333	1.549844+-0.001747	-3.6731+-0.0078
SCRN	0.43	12.7233+-0.0070	46.1417+-0.0070	0.9911+-0.0000	0.002416+-0.000001	0.000024+-0.000000	0.004935+-0.000004	1.163130+-0.003875	-1.3075+-0.0285	0.227320+-0.000208	12.8697+-0.0080	3.401132+-0.025504	-10.5634+-0.0527	1.959738+-0.023968	-5.8041+-0.0982	0.168114+-0.000000	48.3333-73.5333	0.247088+-0.000065	12.1678+-0.0032	0.283209+-0.000000	6.3333-23.1333	0.225437+-0.000589	12.9457+-0.0227	0.425271+-0.000000	23.1333-48.3333	0.222882+-0.000124	13.0465+-0.0051	0.001317+-0.000000	73.5333-90.3333	0.959926+-0.001372	0.3834+-0.0113
FFCNN	0.56	4.4474+-0.0016	37.8657+-0.0016	0.9672+-0.0000	0.004852+-0.000001	0.000164+-0.000000	0.012797+-0.000002	2.055033+-0.002097	-6.2464+-0.0088	0.593237+-0.000116	4.5370+-0.0017	12.207193+-0.004594	-21.7212+-0.0031	4.419315+-0.005563	-12.8947+-0.0110	0.168114+-0.000000	48.3333-73.5333	0.657462+-0.000516	3.6467+-0.0070	0.283209+-0.000000	6.3333-23.1333	0.568444+-0.000264	4.9090+-0.0039	0.425271+-0.000000	23.1333-48.3333	0.514146+-0.000283	5.7874+-0.0049	0.001317+-0.000000	73.5333-90.3333	2.720538+-0.002018	-8.4389+-0.0055
FBResNet	0.45	9.5990+-0.0047	43.0174+-0.0047	0.9825+-0.0000	0.004080+-0.000001	0.000050+-0.000000	0.007071+-0.000004	2.375034+-0.004212	-7.5011+-0.0158	0.312096+-0.000198	10.1166+-0.0055	15.464668+-0.011173	-23.7786+-0.0058	7.221138+-0.012635	-17.1585+-0.0152	0.168114+-0.000000	48.3333-73.5333	0.342123+-0.000240	9.3342+-0.0059	0.283209+-0.000000	6.3333-23.1333	0.334220+-0.000335	9.5248+-0.0085	0.425271+-0.000000	23.1333-48.3333	0.289235+-0.000100	10.7826+-0.0029	0.001317+-0.000000	73.5333-90.3333	1.737082+-0.001987	-4.6360+-0.0122
q_unet	21.88	9.6752+-0.5838	43.0936+-0.5838	0.9842+-0.0013	0.003258+-0.000177	0.000050+-0.000007	0.007024+-0.000467	1.309732+-0.145284	-2.2893+-0.9360	0.325070+-0.022282	9.7885+-0.5972	5.882041+-1.535819	-15.1054+-2.1523	2.844428+-0.680177	-8.8365+-1.9665	0.168114+-0.000000	48.3333-73.5333	0.352495+-0.025593	9.1044+-0.6326	0.283209+-0.000000	6.3333-23.1333	0.333838+-0.021129	9.5647+-0.5536	0.425271+-0.000000	23.1333-48.3333	0.290373+-0.017877	10.7687+-0.5310	0.001317+-0.000000	73.5333-90.3333	1.586034+-0.126815	-3.8451+-0.6967
unet_plusplus	9.05	9.2818+-0.1601	42.7002+-0.1601	0.9849+-0.0002	0.003131+-0.000046	0.000054+-0.000002	0.007339+-0.000135	1.252834+-0.079947	-1.9379+-0.5530	0.340962+-0.007051	9.3642+-0.1806	4.619622+-1.032702	-13.0557+-2.0201	2.328813+-0.436187	-7.1757+-1.6710	0.168114+-0.000000	48.3333-73.5333	0.400363+-0.014086	8.0007+-0.3039	0.283209+-0.000000	6.3333-23.1333	0.329723+-0.004727	9.6613+-0.1237	0.425271+-0.000000	23.1333-48.3333	0.309802+-0.001718	10.1973+-0.0474	0.001317+-0.000000	73.5333-90.3333	1.350403+-0.063866	-2.5166+-0.4032

SNR 0 dB

Method	Parameters (M)	SNR	PSNR	SSIM	MAE	MSE	RMSE	EB_WSE_MEDIUM_40_70_NE	EB_WSE_MEDIUM_40_70_SNR	EB_WSE_STRONG_70_100_NE	EB_WSE_STRONG_70_100_SNR	EB_WSE_VERY_WEAK_5_20_NE	EB_WSE_VERY_WEAK_5_20_SNR	EB_WSE_WEAK_20_40_NE	EB_WSE_WEAK_20_40_SNR	FB_FRE_HIGH_ENERGY_RATIO	FB_FRE_HIGH_FREQUENCY_RANGE_HZ	FB_FRE_HIGH_NE	FB_FRE_HIGH_SNR	FB_FRE_LOW_ENERGY_RATIO	FB_FRE_LOW_FREQUENCY_RANGE_HZ	FB_FRE_LOW_NE	FB_FRE_LOW_SNR	FB_FRE_MID_ENERGY_RATIO	FB_FRE_MID_FREQUENCY_RANGE_HZ	FB_FRE_MID_NE	FB_FRE_MID_SNR	FB_FRE_VERY_HIGH_ENERGY_RATIO	FB_FRE_VERY_HIGH_FREQUENCY_RANGE_HZ	FB_FRE_VERY_HIGH_NE	FB_FRE_VERY_HIGH_SNR
Raw (noisy)	-	0.0023+-0.0012	33.4206+-0.0012	0.8645+-0.0000	0.017041+-0.000002	0.000458+-0.000000	0.021360+-0.000003	16.897970+-0.004420	-24.5386+-0.0022	0.548122+-0.000078	5.2225+-0.0012	122.192401+-0.050008	-41.7331+-0.0035	56.272479+-0.003774	-34.9910+-0.0005	0.168114+-0.000000	48.3333-73.5333	1.035247+-0.000049	-0.2683+-0.0004	0.283209+-0.000000	6.3333-23.1333	0.646679+-0.000100	3.7971+-0.0014	0.425271+-0.000000	23.1333-48.3333	0.645245+-0.000461	3.8120+-0.0062	0.001317+-0.000000	73.5333-90.3333	10.666173+-0.001591	-20.2493+-0.0019
UNet	7.76	10.2685+-0.0045	43.6869+-0.0045	0.9836+-0.0000	0.003591+-0.000001	0.000043+-0.000000	0.006543+-0.000003	1.889969+-0.000705	-5.5192+-0.0033	0.294167+-0.000159	10.6331+-0.0049	11.981634+-0.005965	-21.5637+-0.0042	5.589865+-0.005678	-14.9357+-0.0088	0.168114+-0.000000	48.3333-73.5333	0.302042+-0.000172	10.4159+-0.0051	0.283209+-0.000000	6.3333-23.1333	0.306526+-0.000292	10.2817+-0.0086	0.425271+-0.000000	23.1333-48.3333	0.251918+-0.000122	11.9870+-0.0046	0.001317+-0.000000	73.5333-90.3333	1.700620+-0.001753	-4.4417+-0.0097
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ResUNet	8.11	9.6522+-0.0017	43.0706+-0.0017	0.9866+-0.0000	0.004132+-0.000001	0.000049+-0.000000	0.007028+-0.000002	2.740937+-0.000949	-8.7459+-0.0027	0.302456+-0.000073	10.3936+-0.0022	18.531887+-0.013041	-25.3514+-0.0060	8.541418+-0.001232	-18.6162+-0.0013	0.168114+-0.000000	48.3333-73.5333	0.362209+-0.000080	8.8562+-0.0018	0.283209+-0.000000	6.3333-23.1333	0.261251+-0.000237	11.6697+-0.0082	0.425271+-0.000000	23.1333-48.3333	0.259974+-0.000213	11.7098+-0.0073	0.001317+-0.000000	73.5333-90.3333	2.777232+-0.001871	-8.6346+-0.0041
Attention UNet	7.85	11.1553+-0.0062	44.5737+-0.0062	0.9893+-0.0000	0.002898+-0.000001	0.000035+-0.000000	0.005911+-0.000004	1.390313+-0.000376	-2.8592+-0.0024	0.271191+-0.000200	11.3407+-0.0065	6.832799+-0.013773	-16.6845+-0.0180	3.183770+-0.002159	-10.0437+-0.0061	0.168114+-0.000000	48.3333-73.5333	0.311212+-0.000090	10.1706+-0.0021	0.283209+-0.000000	6.3333-23.1333	0.241095+-0.000265	12.3663+-0.0099	0.425271+-0.000000	23.1333-48.3333	0.232303+-0.000295	12.6878+-0.0110	0.001317+-0.000000	73.5333-90.3333	1.948963+-0.002379	-5.6070+-0.0092
DDPM	33.30	7.0527+-0.6239	40.4711+-0.6239	0.9676+-0.0048	0.007126+-0.000446	0.000095+-0.000016	0.009612+-0.000744	6.653783+-0.446833	-16.2410+-0.5495	0.276525+-0.017426	11.2760+-0.5134	53.515679+-4.622386	-34.1060+-0.6560	24.062672+-2.095657	-27.2173+-0.6063	0.168114+-0.000000	48.3333-73.5333	0.475384+-0.035410	6.6314+-0.6020	0.283209+-0.000000	6.3333-23.1333	0.312405+-0.023336	10.2214+-0.6120	0.425271+-0.000000	23.1333-48.3333	0.322814+-0.021756	9.9253+-0.5612	0.001317+-0.000000	73.5333-90.3333	4.417432+-0.370473	-12.5098+-0.6560
UNet-L	31.04	12.2112+-0.0008	45.6296+-0.0008	0.9918+-0.0000	0.002381+-0.000001	0.000027+-0.000000	0.005234+-0.000000	1.149467+-0.000116	-1.2080+-0.0010	0.242027+-0.000018	12.3308+-0.0008	3.000146+-0.003795	-9.5376+-0.0109	1.679569+-0.001422	-4.4989+-0.0078	0.168114+-0.000000	48.3333-73.5333	0.286946+-0.000179	10.8777+-0.0051	0.283209+-0.000000	6.3333-23.1333	0.233482+-0.000127	12.6524+-0.0046	0.425271+-0.000000	23.1333-48.3333	0.210440+-0.000058	13.5467+-0.0023	0.001317+-0.000000	73.5333-90.3333	1.415229+-0.000202	-2.8901+-0.0010
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FFCNN	0.56	5.2224+-0.0015	38.6408+-0.0015	0.9734+-0.0000	0.004498+-0.000001	0.000137+-0.000000	0.011709+-0.000002	2.052164+-0.001691	-6.2328+-0.0069	0.540954+-0.000099	5.3381+-0.0016	13.466153+-0.004693	-22.5733+-0.0035	4.492063+-0.001848	-13.0364+-0.0041	0.168114+-0.000000	48.3333-73.5333	0.638307+-0.000231	3.9032+-0.0032	0.283209+-0.000000	6.3333-23.1333	0.478281+-0.000118	6.4085+-0.0021	0.425271+-0.000000	23.1333-48.3333	0.444570+-0.000020	7.0496+-0.0007	0.001317+-0.000000	73.5333-90.3333	3.127137+-0.004355	-9.6497+-0.0103
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SNR 5 dB

Method	Parameters (M)	SNR	PSNR	SSIM	MAE	MSE	RMSE	EB_WSE_MEDIUM_40_70_NE	EB_WSE_MEDIUM_40_70_SNR	EB_WSE_STRONG_70_100_NE	EB_WSE_STRONG_70_100_SNR	EB_WSE_VERY_WEAK_5_20_NE	EB_WSE_VERY_WEAK_5_20_SNR	EB_WSE_WEAK_20_40_NE	EB_WSE_WEAK_20_40_SNR	FB_FRE_HIGH_ENERGY_RATIO	FB_FRE_HIGH_FREQUENCY_RANGE_HZ	FB_FRE_HIGH_NE	FB_FRE_HIGH_SNR	FB_FRE_LOW_ENERGY_RATIO	FB_FRE_LOW_FREQUENCY_RANGE_HZ	FB_FRE_LOW_NE	FB_FRE_LOW_SNR	FB_FRE_MID_ENERGY_RATIO	FB_FRE_MID_FREQUENCY_RANGE_HZ	FB_FRE_MID_NE	FB_FRE_MID_SNR	FB_FRE_VERY_HIGH_ENERGY_RATIO	FB_FRE_VERY_HIGH_FREQUENCY_RANGE_HZ	FB_FRE_VERY_HIGH_NE	FB_FRE_VERY_HIGH_SNR
Raw (noisy)	-	5.0013+-0.0005	38.4197+-0.0005	0.9528+-0.0000	0.009585+-0.000001	0.000145+-0.000000	0.012013+-0.000001	9.502945+-0.000967	-19.5391+-0.0007	0.308110+-0.000111	10.2259+-0.0031	68.744539+-0.029754	-36.7371+-0.0038	31.665301+-0.014444	-29.9967+-0.0040	0.168114+-0.000000	48.3333-73.5333	0.582273+-0.000219	4.7300+-0.0031	0.283209+-0.000000	6.3333-23.1333	0.363669+-0.000022	8.7967+-0.0007	0.425271+-0.000000	23.1333-48.3333	0.362916+-0.000190	8.8104+-0.0045	0.001317+-0.000000	73.5333-90.3333	5.996074+-0.000881	-15.2461+-0.0005
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