基于生成对抗网络的图像真实噪声去除算法

深度卷积神经网络已被成功应用于图像高斯白噪声的去除。针对去除真实图像噪声的需要,本文提出了一种基于生成对抗网络的去噪算法。生成网络采用U-net结构,并通过嵌入残差密集块以更好地提取图像特征与减少细节丢失。同时,判别网络采用全卷积网络架构来实现图像的像素级分类,以提升判别器性能。此外,设计了一种增强网络结构,以进一步提高去噪图像质量。仿真实验结果表明,该算法视觉效果以及去噪性能指标PSNR、SSIM均优于其他同类算法,能够更有效地恢复图像细节。     

基于 Retinex 理论的低光图像增强算法

为了解决低光照图像存在的对比度低、噪声大等问题,提出一种基于 Retinex 理论的卷积神经网络增强模型 (Retinex-RANet)。 它包括分解网络、降噪网络和亮度调整网络 3 部分:在分解网络中融入残差模块(RB)和跳跃连 接,通过跳跃连接将第一个卷积层提取的特征与每一个 RB 提取的特征融合,以确保图像特征的完整提取,从而得 到更准确的反射分量和光照分量;降噪网络以 U-Net 网络为基础,同时加入了空洞卷积和注意力机制,空洞卷积能 提取更多的图像相关信息,注意力机制可以更好地去除反射分量中噪声,还原细节;亮度调整网络由卷积层和 Sigmoid 层组成,用来提高光照分量的对比度;最后将降噪网络去噪后的反射分量和亮度调整网络增强后的光照分 量融合,得到最终的增强结果。 实验结果显示:Retinex-RANet 在主观视觉上不仅提高了低光图像的亮度,还提高了色彩深度和对比度,在客观评价指标上,相较于 R2RNet,PSNR 值上升了 4. 4%,SSIM 值上升了 6. 1%。 结果表 明:Retinex-RANet 具有更好的低光图像增强效果     

从全局到局部：双注意力融合去雾网络

为了处理现有的基于卷积神经网络去雾方法只使用单一的注意力、很难生成细节生动的清晰图像,且容易导致色彩失真的问题,提出了一个全局与局部注意力融合的图像去雾方法,以获得正常清晰度和无色彩失真的去雾图像。首先利用通道注意力将输入的有雾图像在通道维度切分为两部分,一部分送入通道像素注意力通道抽取局部特征,另一部分送入Transformer通道学习全局特征,然后利用像素注意力对两个通道学习的特征进行融合,将上述模块作为基本单元组合为一个多级U型去雾网络,增加残差连接缓解上下采样导致的细节信息丢失,最后在网络底层加入一个Transformer模块学习全局信息。在多个公开可用的去雾图像数据集RESIDE SOTS Indoor、RESIDE SOTS Outdoor上测试所提方法的有效性,结果表明：对比经典的去雾方法,所提网络生成的图像细节更丰富并且色彩失真最少;在RESIDE SOTS Outdoor数据集上,相比经典的FFA-Net,峰值信噪比提高1.16 dB,相比GridDehazeNet,峰值信噪比提高3.68 dB。提出的全局与局部注意力融合方法能有效地去除雾霾,提升图像的对比度与清晰度...     

融合残差结构与注意力机制的暗光图像增强算法

目的 低光工况或拍摄技巧影响都可能获得低光照图像,为解决此类图像对比度低、噪声大、颜色失真等问 题,提出一种卷积神经网络增强模型 RetKIND,包括分解网络、亮度调整网络和降噪网络。 方法 它借助残差模块 (RB)和跳跃连接,有效抑制分解网络在分解时产生的噪声;融合 U-Net 架构、空洞卷积和 EBAM 高效注意力机制 构建降噪网络,利用空洞卷积扩大感受野,提取更多图像信息,提高 EBAM 在通道和空间上提取反射图的细节、纹 理、颜色等特征的能力,实现图像去噪;由 UC(亮度调整网络中的自定义模块)和普通卷积组成亮度调整网络,旨在 减少光照图细节缺失,提高光照分量对比度。 融合去噪后的反射分量和增强后的光照分量,得到正常光照图像。 结果 仿真结果表明:在 LOL 数据集上,相较 R2RNet,FPSNR 和 FSSIM 值分别上升了 6. 2%和 4. 2%;相较 URetinexNet,FPSNR 和 FSSIM 值分别上升了 5. 9%和 1. 2%;相较 DEANet,FPSNR 和 FSSIM 值分别上升了 2. 9%和 1. 1%。 结论 Ret -KIND 模型既能提升图像亮度,又能降低图像的噪声,有助于推动低光图像增强模型应用到目标检测领域。     

基于LBP与卷积神经网络的人脸识别

卷积神经网络在人脸识别上有较好的效果,但是其提取的人脸特征忽略了人脸的局部结构特征.为了提取更加全面的人脸特征,提出一种基于局部二值模式(local binary pattern,LBP)与卷积神经网络相结合的新方法.首先,提取人脸图片的LBP特征图像,然后把LBP图像与原RGB图像结合作为网络输入数据,并且使用随机梯度下降法训练网络参数,最后用训练得到的网络模型对人脸图片进行识别.通过在LFW(labeled face in the wild)人脸识别数据库上的实验表明,在卷积神经网络中加入LBP图像信息可以提高人脸识别的准确率.另外,当增加训练数据时,提出的方法得到的识别率会进一步提高,更说明提出方法的有效性.     

基于改进DnCNN的机车信号抗干扰算法

在高速和重载铁路牵引电流干扰严重区段,机车信号对于谐波干扰难以采用传统的时域或频域滤波方法有效抑制,导致掉码、延迟上码、误码等现象出现,影响运营效率.为此,本文首先改进去噪卷积神经网络（Denoising Convolutional Neural Networks,DnCNN）,将网络中堆叠的单一尺度的卷积核替换为多尺度卷积核,在保证网络性能的同时降低网络深度,并通过残差学习方式得到预估的噪声分布,进而通过对消的方式抑制落入有效频带中的骚扰,使FSK(Frequency-shift Keying)信号低频幅值在有用频带附近最大化,提高信噪比（Signal-to-Noise Ratio,SNR）.通过将本方法与常见的信号去噪算法进行仿真对比分析,并利用现场实测信号解码验证,结果表明,该方法能提升信噪比约13 dB,可以更准确地提取FSK机车信号特征频率,为提高机车信号抗干扰性能提供了新的途径.     

基于DCPAN的低剂量能谱CT图像去噪方法

能谱式计算机断层扫描(CT)成像技术具备良好的能量分辨率,能够精确地鉴别人体组织成分,从而为后续诊断提供更准确的检测信息．随着辐射剂量的降低,能谱CT图像中噪声水平显著提高,对成像质量产生严重影响,进而降低了组织成分的解析精度．基于卷积神经网络(CNN)的去噪模型虽然可以显著降低图像中的噪声含量,但随着卷积层数的增加,深层神经网络通常会丢失高频信息．为了解决这一问题,并实现在低剂量条件下重建出高质量能谱CT图像,本文提出了一种结合通道注意力机制(CA)和持续自注意力机制(PSA)的密集连接持续注意力网络(DCPAN)．两种注意力机制分别建立特征图像在通道和全局维度的联系以提高网络对图像高频分量的敏感程度,进而抑制高频细节信息的丢失．该模型所采用的密集连接结构通过特征复用的方式可以在前馈传播中保留高频信息,使用复合损失函数来监督网络的训练可以使该模型对边缘特征和组织细节信息更加敏感．实验结果表明,经该模型处理的腹部切片CT图像峰值信噪比、结构相似性指数和特征相似性指数分别达到了38.25 dB、0.993 7和0.973 2以上．相比于目前先进的CT噪声去除方法,该方法具有更好的噪声抑制...     

基于注意力机制和感知损失的遥感图像去噪

遥感图像去噪对于遥感图像在后续的分类、检测等任务中有着非常重要的作用.为了让去噪后的图像更好地保留边缘细节信息,同时增强深度网络对噪声污染区域的辨识能力,本文结合注意力机制以及感知损失来处理遥感图像,提出了一种新的基于残差自编码器的遥感图像去噪网络ARED-VGG.考虑到遥感图像中不同地物大小不同,该网络首先同时使用图像的空间和光谱信息来提取多尺度特征;然后使用残差自编码器网络结构来进行图像空间-光谱多尺度图像重建.为了增加网络的辨识能力,更多地关注网络中提取的高频特征,网络引入了注意力机制.同时为了让去噪后的结果更符合视觉感观,使用了感知损失混合均方误差作为损失函数.从实验结果知,本文所提出的方法在噪声去除和纹理细节保留方面与NLM3D、BM4D、LRMR、HSID-CNN和3DADCNN相比表现更优.在Washington DC mall遥感图像数据集上进行了仿真实验,平均峰值信噪比以及平均结构相似性指标都有较好的结果;在AVIRIS Indian Pines数据集上进行了真实数据实验,以去噪后的结果地物分类指标作为验证,整体分类精度以及Kappa系数分别为96.90%和0.9647;对网络结构进行了消融实验,在两个数据集下,本文所提出的网络结构都能获得更优的结果.本文提出基于注意力机制和感知损失的深度神经网络进行遥感图像去噪,提高了网络的辨识能力,实现了良好的去噪性能,并且有效保持了图像的细节信息和光谱信息.     

面向番茄病害识别的改进型SqueezeNet轻量级模型

针对番茄病害识别中深度神经网络参数过多、识别精度较低的问题,从网络轻量化和提取特征精准化的角度出发,对SqueezeNet结构进行改进.为精简fire模块,对其中Expand层的卷积核大小、网络层数以及通道数进行调整.同时,将模型与ECA模块结合,利用局部跨通道交互的方式获得各通道的注意力值,强化网络对关键特征的学习能...     

基于深度网络分级特征图的图像超分辨率重建

从低分辨率图像中提取特征图恢复高分辨率图像中的高频信息是超分辨率重建的一个关键问题,针对该问题提出一个新的基于卷积神经网络的超分辨率重建算法.网络结构由卷积层与子像素卷积组成,特征提取网络中卷积层提取低分辨率图像的特征,重建网络中子像素卷积神经网络作为上采样算子.针对不能充分利用多级特征图的问题,采用跳跃连接和特征图联结在特征提取网络末端跨通道融合特征图,同时降低特征图的维度.并在此基础上再次提取特征图应用于重建.实验结果表明,算法在PSNR、SSIM和人类视觉效果上与其他基于深度学习的算法相比有着显著的提高.     

一种遥感影像混合噪声二阶去除方法

遥感影像去噪对于影像后续的使用和研究具有重要意义。高斯噪声与椒盐噪声是影像中常见的噪声,目前的去噪算法对于这类混合噪声普遍存在去噪效果不佳、去噪后影像边缘模糊等缺点。针对以上问题,提出了一种遥感影像混合噪声二阶去除方法。该方法第一阶段是在DnCNN网络框架的基础上引入扩张卷积来增加网络的感受野,便于在遥感影像中提取更多的特征信息;同时在深卷积层后引入DropoutLayer层构建降噪模型,以防止网络出现过拟合,简化训练难度,然后使用该模型对影像进行初步降噪。为进一步提高初步降噪结果的影像质量,有效去除混合噪声中的椒盐噪声,保留更多的影像边缘细节及纹理特征。该方法第二阶段是在自适应中值滤波的基础上采用最近邻域像素加权中值替换原滤波窗口中值,对初步降噪结果进行二次处理,得到遥感影像混合噪声最终去噪结果。为验证算法的可行性和有效性,进行了遥感影像去噪实验及去噪影像边缘检测实验。分析实验结果,无论从主观视觉还是客观评价指标上进行对比,提出的方法对于遥感影像混合噪声去噪效果优于传统去噪方法,并且能够较好地保留影像边缘细节及纹理特征,获得更清晰的影像结果。     

基于即插即用2D-FISTA的高分辨ISAR成像方法

基于即插即用框架,将二维快速迭代收缩阈值算法与深度去噪网络DnCNN相结合,提出对不同信噪比回波稳健的逆合成孔径雷达高分辨成像方法PnP 2D-FISTA。首先建立二维ISAR成像的信号模型与稀疏观测模型,给出2D-FISTA成像的迭代公式,然后用DnCNN作为去噪器代替软阈值收缩函数,获得良好的图像重构与去噪性能。仿真与实测数据实验结果表明,PnP 2D-FISTA能在不同信噪比条件下实现高效成像,并具有较好的重构性能与噪声鲁棒性。     

基于注意力机制的图像分类降维方法

卷积算子是卷积神经网络的核心构造块,它根据一定的感受视野,融合卷积神经网络各层与不同通道之间的信息,提取出原始图像特征.然而图像中的相邻像素往往具有相似的值,导致卷积层的输出包含大量冗余信息.为了减少冗余信息,加快模型推理速度,神经网络中会加入池化层进行信息降维.对比传统降维方法,池化本身具有平移和旋转不变性,对图像特...     

基于改进的注意力机制与纹理结构分层的生成对抗网络图像修复方法

构建一个以U-Net为基础的模型,通过引入注意力机制与纹理结构分层相融合的图像修复方法,在生成对抗网络模型基础上,引入通道注意力并结合多尺度卷积模块,将图像下采样提取特征分为纹理特征与结构特征,采用改进的Res2Net残差块并重构损失函数.实验结果表明,修复后图像的纹理和结构更统一,修复图像与原始图像在高级语义上更加接近.     

基于注意力机制的卷积循环网络语音降噪

不同噪声在频谱上具有不同的特性,为了解决卷积神经网络对含有不同噪声的语音降噪的局限性,通过引入通道注意力机制作为卷积循环网络的中间层,将卷积层中不同功能的卷积核赋予不同的权重,使模型在训练时能够对输入数据更有针对性地去除噪声部分,从而达到更好的降噪效果。针对含有15种噪声的含噪语音分别应用循环神经网络、编解码卷积网络和卷积循环神经网络等三种模型进行降噪处理,结果表明引入注意力机制的模型相比于其他两种模型,在感知语音质量评价(perceptual evaluation of speech quality, PESQ)和短时客观可懂度(short time objective intelligibility, STOI)评分上都有所提高,且引入注意力机制的模型能够更好地保留语音的谐波信息。     

融合特征筛选策略的双塔网络鞋印检索算法

鞋印图像识别是计算机视觉在公安一线工作中的一项重要应用。当前公安侦查工作中鞋印图像无法进行精准识别的问题制约了工作效率与质量的提高,归纳起来主要是囿于鞋印现场提取的复杂情况、鞋印花纹图样的复杂特征以及鞋印图像的残缺不全。针对残缺鞋印,为了进一步提高残缺鞋印检索结果,设计了一种融合特征筛选的双塔网络鞋印检索算法。一方面,在网络中引入分区策略,将鞋印图像分为足掌区和足跟区用两个特征网络分别提取图像特征进行融合;另一方面,选择融合ResNet网络和Transformer网络的新型卷积神经网络convNeXt网络作为骨干网络,加入注意力机制模块,提取最后一层卷积特征后用不同的特征筛选方法去除鞋印图像中的无关特征,最后拼接展开成为特征描述符进行相似度计算。在训练阶段,优化学习策略,将其作为完整的图像分类网络进行训练。实验结果表明,本文选取的网络模型优于其他卷积神经网络,在CSS-200和FID-300两个鞋印数据集上取得了较高的准确率。     

卷积神经网络在MRl图像诊断中的应用

基于卷积神经网络对颅内组织器官疾病诊断提出了创新思路.选取帕金森病患者图像通过灰度映射、直方图均衡化、改进的小波去噪、图像增强等预处理,以VGG-Net网络模型为基础设计并搭建卷积神经网络,采取正则化策略避免过拟合问题,用患者MRI图像集对网络模型进行5次十折交叉验证,同时通过反卷积网络实现特征可视化,挖掘疾病潜在特征.实验结果和客观评价表明,本文搭建的网络可根据患者MRI图像实现良好的辅助诊断.     

基于生成对抗网络的单图像超分辨率重建

针对当前卷积神经网络未能充分利用浅层特征信息, 并难以捕获各特征通道间的依赖关系、 丢失高频信息的问题, 提出一种新的生成对抗网络用于图像超分辨率重建. 首先, 在生成器中引入WDSR-B残差块充分提取浅层特征信息; 其次, 将GCNet模块和像素注意力机制相结合加入到生成器和鉴别器中, 学习各特征通道的重要程度和高频信息; 最后, 采用谱归一化代替不利于图像超分辨率的批规范化, 减少计算开销, 稳定训练. 实验结果表明, 该算法与其他经典算法相比能有效提高浅层特征信息的利用率, 较好地重建出图像的细节信息和几何特征, 提高超分辨率图像的质量.     

基于二阶有效通道注意力网络的无约束人脸表情识别

现有基于卷积神经网络的无约束人脸表情识别方法侧重于网络结构的设计,对网络学习到的通道间深层特征相关性的研究较少,没有充分利用神经网络提取表达力较强的特征。为解决此问题,设计了一种基于二阶有效通道注意力网络(second-order efficient channel attention network, SECA-Net)的无约束人脸表情识别方法。该方法采用轻量级的网络提取表情图像的深层特征,使用二阶有效通道注意力模块统计深层特征的二阶信息并捕捉跨通道特征间的依赖关系来自适应地缩放通道特征,进而获得更具判别力的表情特征。SECA-Net利用Softmax损失和中心损失联合优化模型进行表情分类,该模块具有较少的参数量、较低的显存需求和计算量,并且没有使用额外的数据预训练模型。同时,所提出的模块还能提取到人脸表情微小变化的局部特征。在RAF-DB和FER-2013无约束人脸表情数据集上的实验结果表明,提出的方法是有效的。     

融合多尺度注意力和双向LSTM的行人重识别

将深度学习应用于行人重识别领域,嵌入多尺度注意力融合模块至神经网络中进行多尺度特征提取和表示,可有效提升注意力机制对深度学习网络的识别性能。提出了一种基于SE block的多尺度通道注意力融合模块,并结合ResNet50卷积神经网络提取特征;然后通过双向LSTM网络进一步提取特征序列上下文信息,在提高模型对图像重要特征的提取能力的同时,降低对图像冗余特征的关注度;最后使用级联难采样三元组损失函数和交叉熵损失函数共同训练网络模型,使样本能够在高维特征空间中实现聚类,进一步提升模型识别准确性。所提出算法在Market1501数据集和CUHK03数据集分别进行实验,并在同等条件下和其他注意力模块算法进行比较。为进一步验证各模块作用,对算法进行消融实验,以验证各模块的有效性,实验结果表明,所提出方法可有效应用于行人重识别