基于改进SRResNet深度学习网络的低照度图像超分辨率重建方法

为解决低照度条件下低分辨率图像的超分辨率重建问题,提出一种基于改进超分辨率残差网络(super-resolution residual networks, SRResNet)深度学习网络的低照度图像超分辨率重建方法。通过将读取的图像下采样、亮度降低等处理生成低照度低分辨率图像,并将该图像与高分辨率图像作为数据对输入学习模型,以便改进SRResNet的训练数据对的生成方式,优化训练过程,从而构建面向单帧低照度彩色图像的基于改进SRResNet训练的超分辨率重建方法。实验结果表明：与现有流行的图像超分辨率重建方法相比,该方法的峰值信噪比(peak signal to noise ratio, PSNR)、结构相似性(structural similarity, SSIM)指标整体为最优,低照度环境下的超分辨率重建图像更为清晰明亮、细节更丰富,该方法训练出的深度学习网络的重建效果更好。     

高速快门诱导的低照度图像弱参考视觉增强方法

高速快门会导致拍摄图像产生多种类型的退化,如极低曝光和噪声等问题.现有的无监督图像增强方法难以构建不同空间域的特征映射关系,以改善图像质量.针对上述问题,提出了一种高速快门诱导的低照度图像弱参考增强方法.该方法训练了一个光照特征提取网络(illumination feature extraction net,IFE-Net)以估计高阶曲线的参数;构建了联合硬注意力机制,加权选择低照度图像和参考图像的特征信息,并利用光照估计曲线将两者有机整合,逼近最佳的非线性映射,以获得清晰的复原图像;设计图像属性和转换感知相结合的多项损失函数,在增强低照度图像的同时保留更多图像细节.与现有的3种低照度图像增强算法进行实验对比,验证了算法的可行性和有效性,并通过消融实验验证了联合硬注意力模块设计的合理性和必要性.     

融合注意力机制的PSPnet多目标语义分割

采用加强特征提取网络为MobileNetV2的融合多特征金字塔场景解析网络（PSPnet）来实现复杂场景下的图像语义分割.相对于深度残差网络ResNet50和MobileNetV1,引入了线性瓶颈结构和反向残差结构,利用金字塔池化模块（PPM）来处理不同层级的图像特征信息,并将其进行特征拼接,有效避免了不同分割尺寸下,子区域之间关键特征信息的缺失.在此基础上,引入注意力机制模块,结合通道注意力机制（CAM）和空间注意力机制（SAM）,进一步提高分割精度.实验结果表明：该方法可以提高图像识别的准确率,并节省训练时间.     

基于残差注意力机制的图像超分辨率算法研究

针对传统单幅图像超分辨率重建算法未能充分利用浅层特征信息,忽略视觉目标中的空间结构信息,难以捕捉特征通道与高频特征信息之间的依赖关系,重建图像出现伪影、边缘模糊的问题,提出一种基于残差网络和注意力机制的图像超分辨率重建算法。该模型特征提取部分结合WDSR-B(Wider Activation Super-Resolution B)残差网络增强特征信息在网络中的流通,通过坐标注意力机制对特征参数加权,引导网络更好地重建高频特征,恢复图像细节。实验结果表明,4倍图像重建下,在Set5和Set14测试集上的峰值信噪比(PSNR:Peak Signal to Noise Ratio)为31.00 dB、28.96 dB,结构相似性(SSIM:Structural Similarity)为0.893、0.854,重建后的图像在细节、轮廓方面均表现更好,优于其他主流超分辨率重建算法。     

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.     

结合迁移学习的真实图像去噪算法

为了能有效地去除真实图像的复杂噪声,提出了一种结合迁移学习的真实图像去噪算法。该算法采用了双编码器结构,迁移学习编码单元利用预先训练好的权值有效提取鲁棒特征,残差编码单元对当前数据处理,进一步补充了信息。解码单元通过特征融合模块对丰富的信息进行融合,随后经过残差注意力模块加强对图像细节信息的关注,从而更好地恢复图像。实验结果表明,该算法在DND、SIDD和RNI15真实噪声数据集上有很好的泛化能力,能够在有效去除噪声的同时更好地保留图像纹理和边缘信息,恢复图像视觉效果更好。     

注意力残差密集网络的单幅图像去雾算法

针对现有去雾方法色彩失真、去雾不彻底、细节丢失等问题,提出一种模块化的端到端的单幅图像深度去雾网络.首先,利用多尺度卷积核对输入有雾图像提取充分的关键特征;其次,构建由残差密集块及上、下采样单元形成的行和列的网格网络结构,行列之间通过一种新颖的注意力机制进行特征融合与提取;最后,由残差密集块和卷积层构成的后处理模块进一步减少去雾图像的残余伪影.定量和定性实验结果表明,所提方法去雾性能优越.     

基于多模态融合的深度神经网络图像复原方法

针对水下图像成像环境复杂常受偏色等因素干扰而影响后续图像分析的问题,提出一种基于多尺度特征与三重注意力多模态融合的深度卷积神经网络图像复原方法.首先,深度卷积神经网络在抽取图像空间特征的基础上,引入图像多尺度变换特征;其次,通过通道注意力、监督注意力和非局部注意力,挖掘图像特征的尺度间相关性、特征间相关性;最后,通过设计多模态特征融合机制,将上述两类特征有效融合.在公开的水下图像测试集上进行测试并与当前主流方法进行对比的实验结果表明,该方法在峰值信噪比、结构相似性等定量对比以及颜色、细节等定性对比上都优于对比方法.     

三通道微光夜视仪光学系统总体设计

微光夜视仪是专门研究在夜间低照度的条件下,利用光电转换技术解决改善人眼的视觉能力,从而实现夜间观察的一种高新技术,微光夜视仪借助微光或成像器件,利用光电子成像的方法,克服人眼在低照度下以及在有限光谱响应下的限制。本文在传统双通道双目微光夜视仪的基础上,优化得到了三通道微光夜视仪的技术方案,设计了性能优良的物镜光学系统。     

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...     

基于非降维注意力机制的滚动轴承故障诊断方法

针对传统轴承故障诊断算法中存在的故障特征提取困难、模型泛化性差以及噪声环境下诊断准确率低等问题,提出一种可移植非降维注意力机制与深度残差神经网络相结合的故障诊断方法。该方法使用非降维注意力机制对残差块生成的特征图重新分配权重,对特征图采用局部而非全局的跨通道通信方式,自适应学习邻近通道的注意力分数,以增强故障轴承的特征识别率。使用凯斯西储大学轴承故障数据集对本文方法进行验证,实验表明,融合非降维注意力机制的残差网络可以准确识别出不同负载下混有噪声的故障轴承样本,在12 dB信噪比噪声情况下的准确率为99.5%,具有较强的抗噪性能和一定的泛化性能。     

基于人眼视觉特性的Curvelet域低照度图像增强

针对低照度下图像降质严重的问题,提出了一种基于人眼视觉特性和Curvelet变换的低照度图像增强算法。首先将低照度图像转换至"色调-饱和度-亮度"(HSI)颜色空间,在Curvelet域中分解亮度参量得到不同尺度、不同方向的子带分量,以此构建人眼视觉模型;然后利用模型的亮度遮蔽特性和亮度-对比度遮蔽特性对高频分量进行非线性增强,同时对低频分量进行非线性拉伸;最后通过Curvelet逆变换重构亮度参量,结合原始图像的色度和饱和度分量将图像转换至原色彩空间,得到增强后的低照度图像。实验结果表明,该算法可以有效提升低照度图像的对比度和亮度,保持图像的细节信息,抑制图像噪声。     

基于多尺度宽激活残差注意力网络的图像去块效应

为了节约传输带宽和存储资源,成像设备和系统一般对图像和视频进行了有损压缩. 由于分块量化编码,JPEG图像往往存在明显的块效应. 去除图像的块效应不仅能够改善使用者的视觉体验,还有利于其他计算机视觉任务的开展. 为此,本文提出了一种基于多尺度宽激活残差注意力网络（MWRAN）的图像去块效应方法. MWRAN主要由多尺度宽激活残差注意力模块（MWRAB）构建而成. 提出的MWRAB不仅能够激活更多的非线性特征以促进信息在网络中的流动,还能够捕获丰富的图像多尺度特征. 此外,通过提出的轻量的差异感知通道注意力（LCCA）,MWRAB能够对学习到的特征进行自适应地调整以关注更重要的信息. 消融实验验证了MWRAB的有效性. 在常用的基准数据集上,MWRAN取得了比几种先进的图像去块效应方法更高的客观评价指标和更接近原图的主观视觉效果.     

APD光子计数图像的蒙特卡洛仿真与实现

该文应用统计光学理论研究微光成像;结合雪崩光电二极管(APD)光子探测器件的工作特点,采用蒙特卡洛方法模拟光子计数图像的成像过程。结果表明,通过基于器件特性和光子运动统计规律的仿真实验可以获得光子计数图像。以仿真流程为依据搭建了固态APD光子计数成像实验系统。在10-5lx环境照度下,通过对目标扫描得到一系列光子计数值。将光子计数数据进行存储和运算,恢复了光子计数图像。实验证明,基于APD的成像系统可以实现微光环境下目标的二维探测成像。     

融合空间及通道注意网络的古籍汉字图像检索

古籍汉字图像检索是古籍汉字研究的有效工具.然而,古籍汉字字形复杂、书写风格多变的特点导致传统文字图像检索技术在应用于古籍汉字图像时效果欠佳.针对现有方法在古籍汉字图像特征提取时存在的字形结构细节信息和低层视觉特征提取问题,设计了一种融合空间注意力和通道注意力网络高低层特征的古籍汉字图像检索模型.首先,融合空间注意力的低维特征和通道注意力的高维特征,捕捉古籍汉字空间结构间的依赖关系,提取更丰富的古籍汉字语义特征信息;其次,构建inception残差结构模块,丰富古籍汉字图像特征的感受野,使网络模型更易优化,保留足够的古籍汉字细节信息;最后,运用加权交叉熵损失函数,解决数据集中存在的正负样本不平衡问题,增强检索模型的鲁棒性.在上下、左右、包围和独体结构古籍汉字图像数据集上检索实验的MAP(mean average precision)值分别为77.89%、79.89%、78.21%、80.75%,表明了方法的有效性.     

用于图像超分辨率重建的双通道残差网络

针对现有基于深度学习的自然图像超分辨率算法在图像高频细节重建方面的不足,提出了一种更注重图像高频细节重建的双通道残差网络。使用带有通道注意力机制的残差结构作为网络的主通道;为了在重建过程中更好地保留原始图像的几何结构和边缘信息,使用自适应结构化卷积设计了网络的辅助通道,以此构建的双通道残差网络在学习过程中会有更强的高频信息捕获能力;为了使重建图像效果更加符合人眼的主观视觉感受,结合使用L₁损失函数和多尺度结构相似度损失函数来训练网络,使网络在训练过程中能够较好地保留图像的视觉效果。实验结果表明:在主通道外并构基于结构化卷积的辅助通道可以使重建图像的峰值信噪比提高2 dB;结合使用L₁损失函数和多尺度结构相似度损失函数可以使重建图像的峰值信噪比提高3 dB、结构相似性提高0.5;与同类网络客观定量相比,所提网络在两个公开数据集上取得的效果更优。     

小波变换在微光图像处理中的应用

微光图像中含有的噪声点具有椒盐噪声的特点,对图像进行小波变换,然后根据噪声的特点仅对其高频小波系数进行小波重构,重构后得到含有细节和噪声点的图像;根据重构图像的直方图的特点,对重构图像进行阈值处理,得到只含有噪声点的图像。根据小波变换提取的噪声点位置,对含噪的微光图像进行中值滤波处理,消除掉微光图像中的椒盐噪声。克服了中值滤波方法的边缘模糊的缺点,保持了微光图像中的细节部分。     

基于注意力机制U-Net的低剂量CT图像去噪方法

计算机断层扫描(CT)产生的辐射风险已成为公众关注的问题.降低剂量将影响CT图像的质量以及医生的诊断结果.传统的基于深度网络算法中,同一层中的特征通道间的地位是平等的,影响信息的提取.为此,提出了一种具有注意力机制的U-Net残差网络.在U-Net中引入通道注意力模块驱使网络将更多的注意力集中于含有噪声和伪影信息的通道...     

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     

小波变换在微光图像处理中的应用

微光图像中含有的噪声点具有椒盐噪声的特点,对图像进行小波变换,然后根据噪声的特点仅对其高频小波系数进行小波重构,重构后得到含有细节和噪声点的图像;根据重构图像的直方图的特点,对重构图像进行阈值处理,得到只含有噪声点的图像。根据小波变换提取的噪声点位置,对含噪的微光图像进行中值滤波处理,消除掉微光图像中的椒盐噪声。克服了中值滤波方法的边缘模糊的缺点,保持了微光图像中的细节部分。