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基于生成对抗网络的无监督图像超分辨率算法
信息技术与网络安全 1期
赵志博,滕奇志,任 超,何小海,翟 森
(四川大学 电子信息学院,四川 成都610065)
摘要: 目前,大多数基于学习的图像超分辨率研究通常采用预定的降质类型(比如双三次下采样)处理高分辨率图像,来产生成对的训练集。然而,真实图像往往存在未知的模糊和噪声,导致这些算法无法有效应用到真实场景中。为了实现真实图像的超分辨率重建,提出了一种基于生成对抗网络的无监督图像超分辨率算法,所提出的算法分为域转换子网络和重建子网络两个部分。同时设计了深度特征提取模块,通过融合不同感受野所提取的图像特征来提升网络的性能。实验结果证明,相比于目前多数的图像超分辨率算法,本文算法能够实现真实降质图像(存在噪声、模糊等)的图像超分辨率,在主观效果和客观指标上均能获得更好的性能。
中图分类号: TP183;TP391
文献标识码: A
DOI: 10.19358/j.issn.2096-5133.2022.01.009
引用格式: 赵志博,滕奇志,任超,等. 基于生成对抗网络的无监督图像超分辨率算法[J].信息技术与网络安全,2022,41(1):55-62.
Unsupervised image super-resolution algorithm based on Generative Adversarial Network
Zhao Zhibo,Teng Qizhi,Ren Chao,He Xiaohai,Zhai Sen
(College of Electronics and Information Engineering,Sichuan University,Chengdu 610065,China)
Abstract: In most existing researches on learning-based image super-resolution, the pair of training datasets is generated by down-scaling high-resolution(HR) images through a predetermined operation(e.g.,bicubic down-sampling). However, these algorithms cannot be effectively applied to real scenes since the real-world image contains unknown noise and blur. To this end, we propose an unsupervised image super-resolution algorithm based on Generative Adversarial Network in this paper. Our method contains two parts: domain conversion sub-network and reconstruction sub-network. In addition, the deep feature extraction module is proposed to improve the performance of the network by merging the image features captured by different receptive fields. Extensive experiments illustrate that compared with most current image super-resolution algorithms, the proposed method can be applied to real-world image (containing noise, blur, etc.) super-resolution, and achieves the start-of-the-art(SOTA) performance on both subjective and objective evaluations.
Key words : real-world image super-resolution;domain conversion;Generative Adversarial Network;unsupervised training

0 引言

图像是信息的重要载体,随着数字图像在医学、监控、遥感等领域的迅速发展,人们对图像质量的要求也越来越高。然而在实际的图像获取过程中,比如在视频监控领域,由于成像设备的限制,无法获得满足实际需求的更高空间分辨率的图像,不利于后续对图像信息的进一步分析。同时,在成像过程中由于受到成像条件等一系列因素影响,导致获取的图像存在一定程度的模糊和噪声,显著影响了图像的质量。图像超分辨率重建技术可以在不需要改变现有成像设备等条件的前提下,根据低质量(Low Quality,LQ)图像重建出理想的高质量(High Quality,HQ)图像,在成本、实时性以及便利性等方面具有显著的优势,已经成为了数字图像处理技术的主要研究内容。一般来说,LQ图像的退化模型可以描述为:

y=Px+n(1)

其中,y和x分别表示LQ图像与对应的HQ图像,P表示图像的退化矩阵,n代表图像噪声。因此,如果要重建出理想的HQ图像,必须综合考虑模糊和噪声等影响图像质量的因素。



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作者信息:

赵志博,滕奇志,任  超,何小海,翟  森

(四川大学 电子信息学院,四川 成都610065)


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