基于通道注意力与条件生成对抗网络的图像去雾

针对当前去雾方法存在雾残留、颜色失真等问题, 结合生成对抗网络在图像超分辨率重建的优势, 提出基于通道注意力与条件生成对抗网络图像去雾算法(CGAN-ECA). 网络基于编码-解码结构, 生成器设计多尺度残差模块(multi-scale residual block, MRBlk)和高效通道注意力模块(efficient channel attention, ECA)扩大感受野, 提取多尺度特征, 动态调整不同通道权重, 提高特征利用率. 使用马尔可夫判别器分块评价图像, 提高图像判别准确率. 损失函数增加内容损失, 减少去雾图像的像素和特征级损失, 保留图像更多的细节信息, 实现高质量的图像去雾. 在公开数据集RESIDE实验结果表明, 提出的模型相比于DCP、AOD-Net、DehazeNet和GCANet方法峰值信噪比和结构相似性分别平均提高36.36%, 8.80%, 改善了颜色失真和去雾不彻底的现象, 是一种有效的图像去雾算法.     

基于上下文特征的渐进式图像修复方法

针对现有图像修复方法在面对大尺度缺失时生成部分易产生伪影、不符合原始图像语义等问题,提出了一种基于上下文特征的渐进式图像修复方法。首先,使用ResNet18网络对破损图像进行粗略填充。然后,将其输入具有双分支结构的细化网络：上下文特征聚合模块通过多尺度语义特征获取现存图像内部最有利于修复图像的区域;注意转移网络学习缺失区域与剩余背景区域的联系,将其以更高分辨率对缺失区域进行填充,引入CBAM(convolutional block attention module)模块作为网络注意力机制。定义全局和局部判别网络实现生成图像与背景语义一致性并计算得到对抗损失,将L₁损失与结构相似性损失相结合作为网络重建损失,再将其与对抗损失相结合作为损失函数。在Place2数据集上进行实验,平均峰值信噪比和平均结构相似性分别为27.83 dB和93.19%;与四种图像修复方法进行比较：主观感受上该方法较其他方法生成的修复图像更加清晰自然,与背景语义高度相符;客观指标上选用四种常用评价指标进行比较,在更符合人眼视觉的结构相似性上该方法分别提升11.48%、6.23%、3.24%、2....     

一种基于改进ResU-Net的角膜神经分割算法

角膜神经图像的自动分割对于糖尿病神经病变等疾病的诊断与筛查至关重要。针对由于角膜神经图像存在对比度低且包含非神经结构而造成分割效率较低的问题,在ResU-Net结构基础上引入多尺度残差、注意力机制、多尺度图像输入与多层损失函数输出模块,提出一种基于注意力机制的角膜神经分割算法。多尺度残差模块通过在残差模块中加入多尺度表征信息以提高卷积层提取多尺度特征的能力,而注意力机制模块在双重注意力作用下,利用网络对编码器与解码器中的目标特征进行权重优化,使得在增强图像目标区域特征的同时抑制背景及噪声区域,并采用多尺度图像输入与多层函数输出模块以监督网络中每一层的特征学习。实验结果表明,与主流分割算法相比,该算法的分割效果更优,且曲线下面积与敏感度分别可达到0.990和0.880。     

基于部分卷积和多尺度特征融合的人脸图像修复模型

针对破损区域较大的人脸图像，修复后图像存在局部色差、边界伪影和细节缺陷等问题，提出基于部分卷积和多尺度特征融合的人脸图像修复模型。该模型主要分为多尺度修复网络和判别器网络。修复网络通过多级特征提取模块和主分支模块，有效融合深层和浅层的图像特征，实现了人脸图像的特征提取和融合。此外，构建由内容损失、感知损失、风格损失、总变分损失和对抗损失组成的联合损失函数，用于训练多尺度修复网络，并通过与判别器网络的相互对抗，提高修复图像与真实图像的视觉一致性。实验结果表明，对于不同的掩膜率，采用该模型修复的图像具有合理的纹理结构和上下文语义信息，并在定性和定量比较上表现更好。     

基于边缘与注意力跨层转移的图像修复模型

针对现有基于深度学习的图像修复算法在处理大面积不规则缺损图像时出现局部结构不连通与模糊的问题，提出一种基于边缘和注意力跨层转移的二阶生成式图像修复模型。该模型由边缘修复网络和图像修补网络构成，边缘修复网络在自编码器的基础上结合扩张卷积对缺损图像的边缘二值图进行修复，并将边缘修复图作为先验条件与缺损图像一起输入到图像修补网络，在图像修补网络中，给出注意力跨层转移网络对各尺度编码特征由深到浅进行重构，并将重构特征图跳跃连接至解码层与对应潜在特征融合进行解码，提高各级解码层输出的上下文一致性，减少结构信息和语义特征丢失，最终得到修复图像。在Celeba、Facade、Places2这3个数据集上的实验结果表明，与当前主流算法相比，该方法平均L1损失降低了1.044%～3.801%，峰值信噪比和结构相似性分别提升了1.435～4.486 dB和1.789%～8.755%，不仅能够生成整体语义合理的内容，而且在局部结构连通性和纹理合成方面更符合人眼视觉感受。     

基于边缘图与多尺度特征融合的图像修复

针对现有的图像修复方法在面对大规模图像缺损和不规则破损区域修复时,修复结果出现生成结构与原图像语义不符以及纹理细节模糊等问题,本文提出一种利用生成边缘图的多尺度特征融合图像修复算法——MSFGAN(multi-scale feature network model based on edge condition).模型采用两阶段网络设计,使用边缘图作为修复条件对修复结果进行结构约束.首先,使用Canny算子提取待修复图像的边缘图进行完整边缘图生成;然后利用完整的边缘图结合待修复图像进行图像修复.为了弥补图像修复算法中经常出现的问题,提出一种融入了注意力机制的多尺度特征融合模块(attention mechanism multi-fusion convolution block, AM block),实现受损图像的特征提取和特征融合.在图像修复网络解码器部分引入跳跃链接,将高级语义提取和底层特征进行融合实现高质量细节纹理修复.在CelebA和Places2数据集上的测试结果显示, MSFGAN修复质量上比当前修复方法有一定提升,其中在20%–30%掩码比例中, SSIM平均提升0.029...     

基于生成对抗网络的图像修复算法

为解决当前基于生成对抗网络的深度学习网络模型在面对较复杂的特征时存在伪影、纹理细节退化等现象, 造成视觉上的欠缺问题, 提出了连贯语义注意力机制与生成对抗网络相结合的图像修复改进算法. 首先, 生成器使用两阶段修复方法, 用门控卷积替代生成对抗网络的普通卷积, 引入残差块解决梯度消失问题, 同时引入连贯语义注意力机制提升生成器对图像中重要信息和结构的关注度; 其次, 判别器使用马尔可夫判别器, 强化网络的判别效果, 将生成器输出结果进行反卷积操作得到最终修复后的图片. 通过修复结果以及图像质量评价指标与基线算法进行对比, 实验结果表明, 该算法对缺失部分进行了更好地预测, 修复效果有了更好的提升.     

融合多感受野与注意力的太阳能电池缺陷生成算法

针对太阳能电池某些缺陷图像样本较少的问题,提出融合多感受野与注意力的太阳能电池缺陷生成算法,并将生成图像用于缺陷检测模型的训练.首先,构造双判别器的生成对抗网络,全局判别器与局部判别器分别关注图像中的全局信息与局部细节.然后,设计多感受野特征提取,与改进的注意力模块融合为多感受野注意力模块,用于设计生成器和判别器的网络结构.最后,在损失函数中加入结构相似性损失与峰值信噪比损失,用于训练生成器,并对生成图像进行均值滤波处理.在太阳能电池电致发光数据集上对3种不同尺度的缺陷图像进行生成实验,结果表明,3种缺陷生成图像的结构相似性指标与峰值信噪比指标都较高.此外,在利用生成的缺陷图像进行YOLOv7检测模型的训练后,3种缺陷的平均精度均值较高.     

基于尺度注意力网络的遥感图像场景分类

针对卷积神经网络（CNN）平等地对待输入图像中潜在的对象信息和背景信息,而遥感图像场景又存在许多小对象和背景复杂的问题,提出一种基于注意力机制和多尺度特征变换的尺度注意力网络模型。首先,开发一个快速有效的注意力模块,基于最优特征选择生成注意力图;然后,在ResNet50网络结构的基础上嵌入注意力图,增加多尺度特征融合层,并重新设计全连接层,构成尺度注意力网络;其次,利用预训练模型初始化尺度注意力网络,并使用训练集对模型进行微调;最后,利用微调后的尺度注意力网络对测试集进行分类预测。该方法在实验数据集AID上的分类准确率达到95.72%,与ArcNet方法相比分类准确率提高了2.62个百分点;在实验数据集NWPU-RESISC上分类准确率达到92.25%,与IORN方法相比分类准确率提高了0.95个百分点。实验结果表明,所提方法能够有效提高遥感图像场景分类准确率。     

基于多尺度和注意力机制的红外与可见光图像融合

现有的红外与可见光图像融合算法通常从单一尺度提取图像特征,导致融合图像无法全面保留原始特征信息.针对上述问题,提出一种基于多尺度和注意力机制的自编码网络结构实现红外与可见光图像融合.首先,采用密集连接和多尺度注意力模块构建编码器网络,并引入自注意力机制增强像素间的依赖关系,充分提取红外图像的显著目标和可见光图像的细节纹理;然后,特征融合阶段采用基于通道与空间的联合注意融合网络,进一步融合图像典型特征;接着,设计基于像素、结构相似性和色彩的混合损失函数指导网络训练,进一步约束融合图像与源图像的相似性;最后,通过对比实验的主观和客观评价结果,验证所提出算法相比于其他代表性融合算法具有更优异的图像融合能力.     

多尺度双通道卷积神经网络下的刺绣模拟

目的 针对现有刺绣模拟算法中针线感不强、针线轨迹方向单一等问题,提出了一种基于多尺度双通道卷积神经网络的刺绣模拟算法。方法 1）搭建多尺度双通道网络,选取一幅刺绣艺术作品作为风格图像,将MSCOCO（microsoft common objects in context）数据集作为训练集,输入网络得到VGG（visual geometry group）网络损失和拉普拉斯损失;2）将总损失值传回到网络,通过梯度下降法更新网络参数,并且重复更新参数直到指定的训练次数完成网络训练;3）选取一幅目标图像作为刺绣模拟的内容图像,输入训练完成的网络,获得具有刺绣艺术风格的结果图像;4）使用掩模图像将得到的结果图像与绣布图像进行图像融合,即完成目标图像的刺绣模拟。结果 本文算法能产生明显的针线感和多方向的针线轨迹,增强了刺绣模拟绘制艺术作品的表现力。结论 本文将输入图像经过多尺度双通道卷积神经网络进行前向传播,并使用VGG19、VGG16和拉普拉斯模块作为损失网络进行刺绣模拟。实验结果表明,与现有卷积神经网络风格模拟算法对比,本文提出的网络能够学习到刺绣艺术风格图像的针线特征,得到的图像贴近真实刺绣艺术作品。     

基于多尺度特征融合的人群密度检测

基于深度学习的人群密度检测算法取得了巨大进步,但该算法在实际复杂场景中的检测准确性和鲁棒性还有很大的提升空间.复杂场景下目标尺度不一致和背景信息干扰等因素使得人群密度检测成为一项具有挑战性的任务.针对该问题,提出了一种基于多尺度特征融合的人群密度检测网络.该网络首先利用不同分辨率图像并行交互提取人群粗细粒度特征,并引入多层次特征融合机制,以充分利用多层尺度信息.其次采用空间和通道注意力机制突出人群特征权重,聚焦感兴趣的人群,降低背景信息干扰,生成高质量密度图.实验结果表明,在多个典型的公共数据集上与具有代表性的人群密度检测方法相比,多尺度特征融合的人群密度检测网络具有良好的准确性和鲁棒性.     

注意力机制下的多阶段低照度图像增强网络

对于低照度图像增强过程中,因图像内容重叠且部分区域亮度差异较大导致的图像细节丢失的问题,提出一个注意力机制下的多阶段低照度图像增强网络。第一阶段利用改进的多尺度融合模块对图像进行初步增强;第二阶段利用第一阶段增强后的图像信息与本阶段的输入进行级联,并将其结果作为该阶段多尺度融合模块的输入;第三阶段利用第二阶段增强后的图像信息与该阶段的输入级联,并将其结果作为该阶段多尺度融合模块的输入。这样利用多阶段的方式完成自适应的亮度提升和细节的保留。在公开数据集LOL和SICE上的实验结果表明,相较于MSR算法、灰度直方图均衡化（HE）算法和RetinexNet等算法和网络,所提网络的峰值信噪比（PSNR）的数值提高了11.0%～28.9%,结构相似性（SSIM）的数值提高了6.8%～46.5%。所提网络利用多阶段和注意力机制实现低照度图像增强,有效解决了图像内容重叠和亮度差异大的问题,得到的图像细节更丰富,纹理更清晰,主观辨识度更高。     

注意力与多尺度融合的图像阴影去除算法

针对图像阴影去除算法中复杂地物或与阴影区域纹理相似的暗区域阴影去除不完全的问题,提出了一种注意力与多尺度融合的图像阴影去除算法。该算法基于生成对抗网络框架构建。利用自定义的空洞残差块进行特征提取,获得精确的阴影特征信息并输入到注意力引导的编码网络;在注意力引导的编码阶段进行多尺度的特征融合,获取不同层次的感受野,使编码器能够在不同尺度上捕捉上下文信息;利用多重注意力机制引导判别网络对生成的无阴影图像进行鉴别,进而减少判别网络关键信息损失,提高判别网络的鉴别效果。分别在ISTD（dataset with image shadow triplets）与SRD（dataset for shadow removal）公开数据集上进行验证,实验结果表明：该算法视觉效果表现良好,单幅阴影去除后的图片与数据集中真实无阴影图片进行对比,SSIM（structural similarity）可达到0.978,PSNR（peak signal to noise ratio）可达到32.2?dB,RMSE（root mean squared error）可达到6.2,相比同类算法,具有显著优势,且对复杂地物或暗区域阴影去除效果良好。     

深度特征融合注意力与双尺度的运动去模糊

目的 拍摄运动物体时,图像易出现运动模糊,这将影响计算机视觉任务的完成。为提升运动图像去模糊的质量,提出了基于深度特征融合注意力的双尺度去运动模糊网络。方法 首先,设计了双尺度网络,在网络结构上设计高低尺度通路,在低尺度上增加对模糊区域的注意力,在高尺度上提升网络的高频细节恢复能力,增强了模型去模糊效果。其次,设计了深度特征融合注意力模块,通过融合全尺度特征、构建通道注意力,将编码的全尺度特征与解码的同级特征进行拼接融合,进一步增强了网络的去模糊性能和细节恢复能力。最后,在双尺度的基础上,引入多尺度损失,使模型更加关注高频细节的恢复。结果 在3个数据集上,与12种去模糊方法进行了对比实验。在GoPro数据集上得到了最优结果,相比SRN （scale-recurrent network）方法,平均峰值信噪比提升了2.29 dB,能够恢复出更多的细节信息。在Kohler数据集上,得到了最高的峰值信噪比（29.91 dB）。在Lai数据集上,视觉上有最好的去模糊效果。结论 实验结果表明,本文方法可以有效去除运动模糊并恢复细节。     

结合多尺度融合特征和残差注意力机制的联合三维人脸重建及密集对齐算法

针对三维人脸重建和密集对齐算法精度不足的问题,引入密集连接的多尺度特征融合模块和残差注意力机制设计了一种性能强大的网络.在编码器结构前,引入密集连接的多尺度特征融合模块获得多尺度融合特征,使编码器获得更丰富的信息;在解码器模块中引入残差注意力机制,强化网络对重要特征的关注同时抑制不必要的噪声.实验结果表明,相较其他算法,该算法取得了较显著的改进;相对PRNet,该算法以更少的参数量在各项指标上取得7.7％～12.1％的性能提升.     

基于生成对抗网络的图像动漫化

动漫风格的图像具有高度的简化和抽象等特征,为了解决将现实世界图像转化成动漫风格图像这一问题,提出一种基于生成对抗网络的图像动漫化方法。本文的生成网络是类U-Net的全卷积结构,对输入图像先下采样,并加上浅层的特征用双线性插值的方法进行上采样,判别网络则采用Patch GAN加谱归一化的结构,分别计算语义内容损失和风格损失以提高网络的稳定性。本文采用surface表征损失、structure表征损失和texture表征损失代替风格损失,使得生成动漫图像的效果更可控。写实图像选用train2014,人脸图像采用CelebA-HQ数据集。使用本文模型在这些数据集上进行实验,实验结果表明,本文模型能够有效地完成图像动漫化的过程,并生成较高质量的动漫化图像。