增强型多尺度残差网络的图像超分辨率重建算法

现有的图像超分辨率重建算法大多具有极深的网络结构导致参数量过大，并且不能充分提取特征。为了解决以上问题，提出了一种基于增强型多尺度残差网络（EMSRN）的图像超分辨率重建算法。该网络主要由多个增强型多尺度残差块（EMSRB）组成，通过使用残差块和并行的多空洞率的空洞卷积组构建该模块的骨干结构，获取了图像的局部和全局多尺度特征的同时有效减小了网络参数量。在模块最后使用通道注意力机制自适应地对提取到的特征进行加权，使网络更多地关注高频信息。实验结果表明，比起基础的多尺度残差网络，所提算法将峰值信噪比（PSNR）提升了0.53 dB，结构相似性（SSIM）达到了0.9782。相比于增强型深度超分辨率网络，参数量仅为其31.7%，却取得了近似的重建表现。     

残差注意力聚合对偶回归网络超分辨率计算机断层扫描重建

为了改善计算机断层扫描（CT）影像重建质量不高的问题，提出一种基于残差注意力聚合对偶回归网络（RAADRNet）的超分辨率CT重建方法。多特征下采样提取模块（MFDEB）通过平均池化、最大池化和卷积运算完成多特征下采样提取，在多特征融合后嵌入通道学习注意力（CLA）和空间学习注意力（SLA），同时并入前级融合特征提取图像的浅层特征。CLA、SLA分别引入通道权重特征学习以及激活函数1+tanh（）完成特征提取。残差注意力聚合模块（RAAB）通过CLA嵌入残差网络构成的残差通道学习注意力模块（RCLAB）与SLA构成的空间特征融合模块（SFFB）联合提取图像的深层特征。原始网络在浅层特征与通过亚像素卷积放大的深层特征进行特征融合后完成重建。对偶网络进一步约束重建映射函数的解空间。实验表明，所提算法在重建图像的峰值信噪比（PSNR）和结构相似度（SSIM）上都得到了较好的提升。     

基于深监督跨尺度注意力网络的深度图像超分辨率重建

消费级深度相机拍摄的深度图像具有分辨率较低的问题，深度图像超分辨率重建是解决该问题的有效方法 .为了提高重建性能，提出一种基于深监督跨尺度注意力网络的深度图像超分辨率重建算法.网络逐级放大，在损失函数中对每一级的输出都进行约束，实现深监督的目的 .采用高阶跨尺度注意力模块，将多尺度特征尺度内及跨尺度相关性与注意力机制结合起来，实现多尺度特征的自适应调整.采用内层为宽激活残差、外层为基本残差的双层残差块作为网络基本构成元素，以提高网络对复杂非线性关系的学习能力.实验结果表明，本文算法在主观视觉效果和客观质量评价指标方面都优于当前主流的深度图像超分辨率重建算法.     

适用于图像超分辨率的多路径融合增强网络

卷积神经网络（Convolutional Neural Network, CNN）在单幅图像的超分辨率重建方面表现出了非常强大的能力,相比传统方法有着明显的改进。然而,尽管这些方法非常成功,但是由于需要大量的计算资源,直接应用于一些边缘设备并不现实。为了解决该问题,设计了一种轻量级的图像超分辨率重建网络——多路径融合增强网络（Multi-path Fusion Enhancement Network, MFEN）。具体来说,提出了一个新颖的融合注意力增强模块（Fusion Attention Enhancement Block, FAEB）作为多路径融合增强网络的主要构建模块。融合注意力增强模块由一条主干分支和两条层级分支构成：主干分支由堆叠的增强像素注意力模块组成,负责对特征图实现深度特征学习;层级分支则负责提取并融合不同大小感受野的特征图,从而实现多尺度特征学习。层级分支的融合方式则是以相邻的增强像素注意力模块输出为分支输入,通过自适应注意力模块（Self-Adaptive Attention Module, SAAM）来动态地增强不同大小感受野特征的融合程度,进一步补全特征信息,...     

基于注意力门残差网络的遥感影像道路提取

针对遥感影像道路提取出现的无关噪声多,道路不连续问题,本文通过改进U-Net提出了基于注意力门残差网络的道路提取算法。首先,编码器部分引入残差块传递原始特征,在保证网络深度的同时,使梯度能够有效传递;其次,在连接层使用多尺度空洞卷积特征提取模块,来充分挖掘图像中的多尺度特征信息;最后,用注意力门将浅层网络信息和反卷积信息融合实现解码,以抑制浅层噪声特征。使用的数据集包括Massachusetts Roads Dataset数据集和CVPR DeepGlobe 2018道路提取挑战赛数据集。实验结果表明,该算法可以有效提升道路分割的效果。     

多级跳线连接的深度残差网络超分辨率重建

由于快速的卷积神经网络超分辨率重建算法(FSRCNN)卷积层数少、相邻卷积层的特征信息之间缺乏关联性,因此难以提取到图像深层信息导致图像超分辨率重建效果不佳。针对此问题,该文提出多级跳线连接的深度残差网络超分辨率重建方法。首先,该方法设计了多级跳线连接的残差块,在多级跳线连接的残差块基础上构造了多级跳线连接的深度残差网络,解决相邻卷积层的特性信息缺乏关联性的问题;然后,使用随机梯度下降法(SGD)以可调节的学习率策略对多级跳线连接的深度残差网络进行训练,得到该网络超分辨率重建模型;最后,将低分辨率图像输入到多级跳线连接的深度残差网络超分辨率重建模型中,通过多级跳线连接的残差块得到预测的残差特征值,再将残差图像和低分辨率图像组合在一起转化为高分辨率图像。该文方法与bicubic, A+, SRCNN, FSRCNN和ESPCN算法在Set5和Set14测试集上进行了对比测试,在视觉效果和评价指标数值上该方法都优于其它对比算法。     

基于多尺度特征聚合的图像超分辨率重建

针对图像超分辨率重建过程中,存在提取特征信息单一、图像细节缺失的问题,提出了一种新的生成式对抗网络(DAMFA-GAN),以获得更加逼真和自然的重建图像。在生成器方面,设计融合动态注意力机制的多尺度特征聚合模块(DAMFA)以获取低分辨率图像中每个上采样特征的多尺度高频信息,提高重建图像的质量;在判别器方面,设计ConvTrans Encoder模块以增强特征信息提取能力,提高判别的准确率。在Set5、Set14、BSD100和Urban100数据集上的实验结果表明,DAMFA-GAN在峰值信噪比(PSNR)和结构相似性(SSIM)上较于SRGAN分别平均提高了0.50 dB、0.015 2。同时,超分辨率重建图像的高频细节和视觉效果也得到了明显改善。     

基于深层特征差异性网络的图像超分辨率算法

传统深层神经网络通常以跳跃连接等方式堆叠深层特征,这种方式容易造成信息冗余。为了提高深层特征信息的利用率,该文提出一种深层特征差异性网络(DFDN),并将其应用于单幅图像超分辨率重建。首先,提出相互投影融合模块(MPFB)提取多尺度深层特征差异性信息并融合,以减少网络传输中上下文信息的损失。第二,提出了差异性特征注意力机制,在扩大网络感受野的同时进一步学习深层特征的差异。第三,以递归的形式连接各模块,增加网络的深度,实现特征复用。将DIV2K数据集作为训练数据集,用4个超分辨率基准数据集对预训练的模型进行测试,并通过与流行算法比较重建的图像获得结果。广泛的实验表明,与现有算法相比,所提算法可以学习到更丰富的纹理信息,并且在主观视觉效果和量化评价指标上都取得最好的排名,再次证明了其鲁棒性和优越性。     

面向无人机航摄图像语义分割的双路特征融合网络

针对无人机航摄图像中目标尺寸差异大导致的感受野难以同时兼顾不同尺寸物体分割效果的问题，提出了利用两路分支分别提取浅层和深层信息的双路特征融合网络（DSFA-Net）。在编码器中，浅层分支利用三个串行ConvNeXt模块提取高通道数的浅层特征以保留更多空间细节；深层分支利用坐标注意力空洞空间金字塔池化（CA-ASPP）模块为特征图重新分配权重，使网络更加关注尺寸各异的分割目标，获得深层多尺度特征。在解码过程中，网络利用双边引导融合模块为两层特征建立通信以进行分辨率融合，提高层级特征的利用率。所提方法在AeroScapes和Semantic Drone航摄图像数据集上进行了实验，其平均交并比分别达到83.16%和72.09%、平均像素准确率分别达到90.75%和80.34%。与主流的语义分割方法相比，所提方法对于具有较大尺寸差异的目标，分割能力更强，更适用于无人机航摄图像场景下的语义分割任务。     

融合视觉机制和多尺度特征的小目标检测算法

针对SSD(Single Shot MultiBox Detector)目标检测算法对小目标检测能力不足的问题,提出一种引入视觉机制和多尺度语义信息融合的VFF-SSD(Vision Feature Fusion SSD)改进算法。为了增大浅层网络的感受野提高特征提取能力,首先在SSD浅层特征层中加入视觉机制,然后利用改进PANet(Path Aggregation Network)多尺度特征融合网络与深层特征增强网络得到新的特征层,旨在增强浅层网络的语义信息并加强深层特征的特征表达能力,最后应用注意力机制模块提高对重要信息的学习能力。实验结果表明,在PASCAL VOC2007测试集检测的mAP(Mean Average Precision)值达到81.1%,对数据集中小目标的mAP值较原SSD提高了6.6%。     

融入残差注意力机制的DeepLabV3+图像拼接篡改取证网络

针对现有图像拼接检测网络模型存在边缘信息关注度不够、像素级精准定位效果不够好等问题,提出一种融入残差注意力机制的DeepLabV3+图像拼接篡改取证方法,该方法利用编-解码结构实现像素级图像的拼接篡改定位。在编码阶段,将高效注意力模块融入ResNet101的残差模块中,通过残差模块的堆叠以减小不重要的特征比重,凸显拼接篡改痕迹;其次,利用带有空洞卷积的空间金字塔池化模块进行多尺度特征提取,将得到的特征图进行拼接后通过空间和通道注意力机制进行语义信息建模。在解码阶段,通过融合多尺度的浅层和深层图像特征提升图像的拼接伪造区域的定位精度。实验结果表明,在CASIA 1.0、COLUMBIA和CARVALHO数据集上的拼接篡改定位精度分别达到了0.761、0.742和0.745,所提方法的图像拼接伪造区域定位性能优于一些现有的方法,同时该方法对JPEG压缩也具有更好的鲁棒性。     

Multi-path connected network for medical image segmentation

In recent years, deep learning has been successfully applied to medical image segmentation. However, as the network extends deeper, the consecutive downsampling operations will lead to more loss of spatial information. In addition, the limited data and diverse targets increase the difficulty for medical image segmentation. To address these issues, we propose a multi-path connected network (MCNet) for medical segmentation problems. It integrates multiple paths generated by pyramid pooling into the encoding phase to preserve semantic information and spatial details. We utilize multi-scale feature extractor block (MFE block) in the encoder to obtain large and multi-scale receptive fields. We evaluated MCNet on three medical datasets with different image modalities. The experimental results show that our method achieves better performance than the state-of-the-art approaches. Our model has strong feature learning ability and is robust to capture different scale targets. It can achieve satisfactory results while using only 0.98 million (M) parameters.     

引入自上向下特征融合的小目标检测算法

针对原始SSD(Single Shot Multibox Detector)算法未充分利用各特征层之间关系导致浅层特征层缺乏小目标语义信息的问题,为了提高对小目标的检测能力,提出了一种结合PANet多尺度特征融合网络和自上向下特征融合路径的TTB-SSD(Top to Bottom SSD)改进算法。首先,使用PANet多尺度特征融合网络对特征进行反复提取,从而获得丰富的多尺度语义信息;然后,使用一种深层特征融合模块将浅层特征层的空间信息传递到深层特征层,进而更准确地对小目标进行定位;最后,为了增强浅层特征层的语义信息,构造了自上向下的特征融合路径,从而强化浅层对小目标检测的准确率。实验结果表明,在PASCAL VOC2007测试集检测的mAP(Mean Average Precision)值达到80.5%,对目标的mAP较原始SSD提高了5.7%,证明了该算法对小目标检测的有效性。     

FD-SSD: An improved SSD object detection algorithm based on feature fusion and dilated convolution

Objects that occupy a small portion of an image or a frame contain fewer pixels and contains less information. This makes small object detection a challenging task in computer vision. In this paper, an improved Single Shot multi-box Detector based on feature fusion and dilated convolution (FD-SSD) is proposed to solve the problem that small objects are difficult to detect. The proposed network uses VGG-16 as the backbone network, which mainly includes a multi-layer feature fusion module and a multi-branch residual dilated convolution module. In the multi-layer feature fusion module, the last two layers of the feature map are up-sampled, and then they are concatenated at the channel level with the shallow feature map to enhance the semantic information of the shallow feature map. In the multi-branch residual dilated convolution module, three dilated convolutions with different dilated ratios based on the residual network are combined to obtain the multi-scale context information of the feature without losing the original resolution of the feature map. In addition, deformable convolution is added to each detection layer to better adapt to the shape of small objects. The proposed FD-SSD achieved 79.1% mAP and 29.7% mAP on PASCAL VOC2007 dataset and MS COCO dataset respectively. Experimental results show that FD-SSD can effectively improve the utilization of multi-scale information of small objects, thus significantly improve the effect of the small object detection.     

Multi-scale aware dual path network for face detection in resource-constrained edge computing environment

Aiming at the problem that face detectors with complex deep neural structures are difficult to deploy in the resource-constrained edge computing environment,to reduce the resource consumption while maintain the accuracy in complex scenes such as multi-scale face changes,occlusion,blur,and illumination,SDPN(multi-scale aware dual path network) for face detection was proposed.The Face-ResNet (face residual neural network) was improved,and a dual path shallow feature extractor was used to understand the multi-scale information of the image through parallel branches.Then the deep and shallow feature fusion module,a combination of the underlying image information and the high-level semantic feature,was used in conjunction with the multi-scale awareness training strategy to supervise the multi-branch learning discriminating features.The experimental results show that SDPN can extract more diversified features,which effectively improve the accuracy and robustness of face detection while maintaining the efficiency of the model and low inference delay.     

MRANet: Multi-atrous residual attention Network for stereo image super-resolution

In recent years, stereo cameras have been widely used in various fields. Due to the limited resolution of real equipments, stereo image super-resolution (SR) is a very important and hot topic. Recent studies have shown that deep network structures can directly affect feature expression and extraction and thus influence the final results. In this paper, we propose a multi-atrous residual attention stereo super-resolution network (MRANet) with parallax extraction and strong discriminative ability. Specifically, we propose a multi-scale atrous residual attention (MARA) block to obtain receptive fields of different scales through a multi-scale atrous convolution and then combine them with attention mechanisms to extract more diverse and meaningful information. Moreover, we propose a stereo feature fusion unit for stereo parallax extraction and single viewpoint feature refinement and integration. Experiments on benchmark datasets show that MRANet achieves state-of-the-art performance in terms of quantitative metrics and visual quality compared with several SR methods.     

结合多尺度深度学习网络和Retinex理论的低光照图像增强算法

针对低光照增强任务缺乏参考图像及现有算法存在的色彩失真、纹理丢失、细节模糊、真值图像获取难等问题,本文提出了一种基于Retinex理论与注意力机制的多尺度加权特征低光照图像增强算法。该算法通过基于Unet架构的特征提取模块对低光照图像进行多尺度的特征提取,生成高维度的多尺度特征图;建立注意力机制模块凸显对增强图像有利的不同尺度的特征信息,得到加权的高维特征图;最后反射估计模块中利用Retinex理论建立网络模型,通过高维特征图生成最终的增强图像。设计了一个端到端的网络架构并利用一组自正则损失函数对网络模型进行约束,摆脱了参考图像的约束,实现了无监督学习。最终实验结果表明本文算法在增强图像的对比度与清晰度的同时维持了较高的图像细节与纹理,具有良好的视觉效果,能够有效增强低光照图像,视觉质量得到较大改善;并与其他多种增强算法相比,客观指标PSNR和SSIM得到了提高。     

基于深层特征学习的可压缩感知及缝雕刻的图像重定向

多媒体技术的飞速发展推动了图像处理与显示设备 的应用与发展,为了使图像在不同的设备上进行最佳显示,需要对图像的尺寸进行调整。因 此,本文提出一种基于深层特征学习的可压缩感知及接缝雕刻的图像重定向方法。首先从预 先训练的VGG-19网络中提取输入图像的深度特征图,从最深层开始 计算特征图像的可压缩率,根据计算的可压缩率运用接缝雕刻的方法在特征域(Feature fie lds Seam Carving,FSC)调整特征图的大小,然后依次向较浅的层传播,得到所有特征层的 重定向图像后,将输入图像对应于第一层特征图的去缝的位置处的像素去掉,得到原始图像 的重定向图像。若没有达到目标图像的大小,最后再进行均匀缩放(scaling,SCL)。在Retar getMe数据集上分别进行主观与客观评估,结果表明,与其他方法相比,本文的重定向方法 总体上实现了更好的性能。     

Recursive residual atrous spatial pyramid pooling network for single image deraining

In recent years, removing rain streaks from a single image has been a significant issue for outdoor vision tasks. In this paper, we propose a novel recursive residual atrous spatial pyramid pooling network to directly recover the clear image from rain image. Specifically, we adopt residual atrous spatial pyramid pooling (ResASPP) module which is constructed by alternately cascading a ResASPP block with a residual block to exploit multi-scale rain information. Besides, taking the dependencies of deep features across stages into consideration, a recurrent layer is introduced into ResASPP to model multi-stage processing procedure from coarse to fine. For each stage in our recursive network we concatenate the stage-wise output with the original rainy image and then feed them into the next stage. Furthermore, the negative SSIM loss and perceptual loss are employed to train the proposed network. Extensive experiments on both synthetic and real-world rainy datasets demonstrate that the proposed method outperforms the state-of-the-art deraining methods.