基于生成式对抗网络的裂缝图像修复方法

提出一种基于生成式对抗网络的裂缝图像修复方法。在修复过程中,对障碍物所在位置进行信息擦除获得待修复图像。使用生成式对抗网络生成相应的裂缝图像,为待修复图像和生成图像分别覆盖距离加权掩膜,并计算获得修复块。对修复块与待修复图像的拼接图像进行优化获得最终修复结果。实验结果表明,该方法可对裂缝图像进行了准确修复。与传统的修复方法相比,使用该方法修复后的裂缝图像较之前方法峰值信噪比提升了0.6～0.9 dB,实现了在有限的裂缝数据集条件下,生成大量还原度较高的裂缝图像。     

生成式对抗网络及其在图像生成中的研究进展

生成式对抗网络(GAN)现已成为深度学习领域热门的研究方向,其独特的对抗性思想来源于博弈论中的二人零和博弈,如何解决GAN训练不稳定、生成样本质量差、评价体系不够健全、可解释性差等问题是目前GAN研究的重点和难点.调研了生成式对抗网络的研究背景和发展趋势.首先阐述了生成式对抗网络的基本思想和算法实现,分析了GAN的优势...     

基于生成式对抗网络的图像修复研究进展

图像修复是图像处理的一个重要问题,目的是利用计算机视觉技术自动恢复退化图像中损坏或丢失的部分,被广泛应用于影视特技制作、图像编辑、数字化文物保护等领域。近几年,以生成式对抗网络(GAN)为代表的深度学习技术在计算机视觉和图像处理领域大获成功,基于GAN的图像修复逐渐成为主流,受到了广泛关注。针对图像修复的关键问题,文章对GAN和基于GAN的修复方法进行理论分析,首先整理分析了传统的基于人工特征的经典图像修复方法,其次总结了近年来基于GAN的代表性图像修复算法,并进行归纳分类,探讨了各类方法的特点和局限性。然后对图像修复模型常用的评价指标和公开数据集进行整理和分析,最后阐述了图像修复面临的挑战,对图像修复技术未来的发展方向进行展望。     

生成式对抗网络在超分辨率图像重建中的应用

针对现有卷积神经网络图像超分辨率算法容易出现过拟合、损失函数的收敛性不足等问题,结合超分辨率算法和生成式对抗网络(GAN)理论,设计一种基于生成式对抗网络的超分辨率算法PESRGAN用于恢复四倍下采样的图像。首先使用残差密集块(RDB)作为基本结构单元,有效避免了过拟合问题;其次使用双层特征损失并使用渗透指数(PI)作为损失的权值,更好地去学习低分辨率到高分辨率图像之间的映射关系;同时使用VGG19作为判别网络高分辨率图像进行分类;最后使用经典数据集,将PESRGAN算法与双三次插值(Bicubic)、SRGAN、ESRGAN算法在客观参数和主观视觉效果进行对比。实验结果表明:在经典数据集上,PESRGAN的平均峰值信噪比(PSNR)达到25.4 dB、平均结构相似性(SSIM)达到0.73,平均渗透指数(PI)达到1.15,在客观参数和主观评价上均优于其他算法,证明了PESRGAN有良好的超分辨率重建的效果。     

多尺度生成式对抗网络图像修复算法

图像修复作为深度学习领域的一个研究热点,在人们现实生活中有着重要的意义。现有图像修复算法存在各种问题,导致视觉上无法达到人们的要求。针对现有图像修复算法精确度低、视觉一致性差以及训练不稳定等缺陷,提出了一种基于生成式对抗网络(GAN)模型的图像修复算法。该算法主要对判别器的网络结构进行改进,在全局判别器和局部判别器的基础上引入多尺度判别器。多尺度判别器在不同分辨率的图像上进行训练,不同尺度的判别器具有不同的感受野,能够引导生成器生成更全局的图像视图以及更精细的细节。针对GAN训练中经常出现的梯度消失或梯度爆炸问题,使用WGAN(Wasserstein GAN)的思想,采用EM距离模拟样本数据分布。在CelebA、ImageNet以及Place2图像数据集上对该算法的网络模型进行了训练和测试,结果显示与先前的算法模型相比,该算法提高了图像修复的精确度,能够生成更为逼真的修复图片,并且适用于多种类型图片的修复。     

基于生成式对抗网络的图像自动标注

针对基于深度学习的图像标注模型输出层神经元数目与标注词汇量成正比，导致模型结构因词汇量的变化而改变的问题，提出了结合生成式对抗网络（GAN）和Word2vec的新标注模型。首先，通过Word2vec将标注词汇映射为固定的多维词向量；其次，利用GAN构建神经网络模型--GAN-W模型，使输出层神经元数目与多维词向量维数相等，与词汇量不再相关；最后，通过对模型多次输出结果的排序来确定最终标注。GAN-W模型分别在Corel 5K和IAPRTC-12图像标注数据集上进行实验，在Corel 5K数据集上，GAN-W模型准确率、召回率和F1值比卷积神经网络回归（CNN-R）方法分别提高5、14和9个百分点；在IAPRTC-12数据集上，GAN-W模型准确率、召回率和F1值比两场K最邻近（2PKNN）模型分别提高2、6和3个百分点。实验结果表明，GAN-W模型可以解决输出神经元数目随词汇量改变的问题，同时每幅图像标注的标签数目自适应，使得该模型标注结果更加符合实际标注情形。     

基于生成式对抗网络的链路预测方法

近些年来,网络中链路预测问题逐渐兴起。相比于传统启发性模型,以神经网络为基础的链路预测方法由于其能够自我学习的优点,逐渐获得研究者的青睐。结合生成式对抗网络,一种创新性的链路预测方法WL-GAN(Weisfeiler-Lehman generative adversarial networks)被提出。WL-GAN首先利用子图提取算法与子图编码算法,为网络中的每条已知关系的节点对构造以该节点对为结构中心的节点对子图,并获得相应连接矩阵。随后,利用矩阵数据来训练生成式对抗网络,最终可以获得能够判断子图中心节点对是否存在链路的判别器。实验结果表明,WL-GAN拥有优秀的性能与稳定性。     

基于并行对抗与多条件融合的生成式高分辨率图像修复

现有的图像修复算法经常会有伪影、语义不准等问题出现,对于缺失较大、分辨率较高的图像,修复效果有限.为此,文中提出基于并行对抗与多条件融合的二阶图像修复网络.首先,利用改进的深度残差网络对缺失图像进行生成式像素填充,并利用第一阶对抗网络补全边缘.然后,提取填充图颜色特征,融合补全边缘图,将融合图作为第二阶对抗网络的条件标签.最后,通过带上下文注意力模块的第二阶网络得到修复结果.在多个数据集上的实验表明,文中算法可获得较逼真的修复效果.     

基于生成对抗网络的图像修复技术研究

基于生成对抗网络的图像修复算法在处理图像信息大面积丢失的情况时,效果比传统算法有了较大提升,但是在许多细节方面仍有待改进,例如使修复区域与保留区域在语义上更加合理,被修复区域的边缘需要保持连贯性,修复区域需要有丰富的纹理细节。针对以上问题,在现有的生成对抗网络修复算法的基础上提出了改进,结合非局部注意力机制,对输入图像进行多级合并和设置缓冲层,添加辅助判别器。通过对比实验结果,验证了改进模型的有效性,得到的修复图像更符合人眼视觉系统的要求。     

基于生成式对抗网络的中文字体风格迁移

风格多样的中文字体是一种重要的中国文化符号,它的设计和操作是一项需要大量专业知识的艰巨工作。因此,针对这项工作提出一种基于生成式对抗网络的中文字体风格迁移的新方法。实验中,使用基于残差网络结构的生成式模型,在均方误差约束下,进行生成式模型与判别式模型之间的对抗训练,最后使用训练所得的生成式模型实现不同中文字体间一对一和多对多的风格迁移。实验表明,与之前常用的基于◢l◣▼1▽正则化方法相比,使用这种方法在字体细节生成上有更出色的表现,简化了中文字体的建模方式,提高了生成图像的逼真度,并具有更好的灵活性和通用性。     

基于条件的边界平衡生成对抗网络

目前没有能够使用简单的网络结构生成高质量特定图像的生成模型,针对这一项任务,本文结合边界平衡生成对抗网络（boundary equilibrium generative adversarial network,BEGAN）的优点,添加附加条件特征以及均方误差损失,建立了条件边界平衡生成对抗网络（conditional-BEGAN,C-BEGAN）,使用这种方法提取其中的生成模型用于特定图像的生成,实验结果表明,该方法相比于其他监督类生成模型可以使用更简单的网络达到更快的收敛速度并且能够生成具有更好质量以及多样性的图片。     

Re-GAN：残差生成式对抗网络算法

目的 生成式对抗网络（generative adversarial network,GAN）是一种无监督生成模型,通过生成模型和判别模型的博弈学习生成图像。GAN的生成模型是逐级直接生成图像,下级网络无法得知上级网络学习的特征,以至于生成的图像多样性不够丰富。另外,随着网络层数的增加,参数变多,反向传播变得困难,出现训练不稳定和梯度消失等问题。针对上述问题,基于残差网络（residual network,ResNet）和组标准化（group normalization,GN）,提出了一种残差生成式对抗网络（residual generative adversarial networks,Re-GAN）。方法 Re-GAN在生成模型中构建深度残差网络模块,通过跳连接的方式融合上级网络学习的特征,增强生成图像的多样性和质量,改善反向传播过程,增强生成式对抗网络的训练稳定性,缓解梯度消失。随后采用组标准化（GN）来适应不同批次的学习,使训练过程更加稳定。结果 在Cifar10、CelebA和LSUN数据集上对算法的性能进行测试。Re-GAN的IS （inception score）均值在批次为64时,比DCGAN （deep convolutional GAN）和WGAN （Wasserstein-GAN）分别提高了5%和30%,在批次为4时,比DCGAN和WGAN分别提高了0.2%和13%,表明无论批次大小,Re-GAN生成图像具有很好的多样性。Re-GAN的FID （Fréchet inception distance）在批次为64时比DCGAN和WGAN分别降低了18%和11%,在批次为4时比DCGAN和WGAN分别降低了4%和10%,表明Re-GAN生成图像的质量更好。同时,Re-GAN缓解了训练过程中出现的训练不稳定和梯度消失等问题。结论 实验结果表明,在图像生成方面,Re-GAN的生成图像质量高、多样性强;在网络训练方面,Re-GAN在不同批次下的训练具有更好的兼容性,使训练过程更加稳定,梯度消失得到缓解。     

基于生成对抗网络的MR图像合成研究

目前,深度学习已广泛用于MR医学图像分析,然而获取大量的MR训练数据集是一项巨大的挑战。针对传统基于物理方法的数据集扩充方法(如旋转、缩放、仿射变换等)均存在较大的局限性,提出一种新的图像合成器。首先对MR图像数据集进行统一的尺寸处理,然后将每张图像分为大小相等的非重叠块,再利用自动编码器提取图像块的编码,并将图像块编码和随机噪声作为生成器的输入,最后将生成的图像块拼接成完整的MR图像。采用该方法对脑部MR图像进行实验,并对生成图像进行定性定量分析。实验结果表明,所提方法能生成高质量的MR图像且优于其他主流方法。     

人脸年龄合成的生成对抗网络方法综述

年龄信息作为人类生物特征识别的重要组成部分,在社会保障和数字娱乐等领域具有广泛的应用前景。人脸年龄合成技术由于其广泛的应用价值,受到了越来越多学者的重视,已经成为计算机视觉领域的重要研究方向之一。随着深度学习的快速发展,基于生成对抗网络的人脸年龄合成技术已成为研究热点。尽管基于生成对抗网络的人脸年龄合成方法取得了不错的成果,但生成的人脸年龄图像仍存在图像质量较差、真实感较低、年龄转换效果和多样性不足等问题。主要因为当前人脸年龄合成研究仍存在以下困难： 1）现有人脸年龄合成数据集的限制; 2）引入人脸年龄合成的先验知识不足; 3）人脸年龄图像的细粒度性被忽视; 4）高分辨率下的人脸年龄合成问题;5）目前人脸年龄合成方法的评价标准不规范。本文对目前人脸年龄合成技术进行全面综述,以人脸年龄合成方法为研究对象,阐述其研究现状。通过调研文献,对人脸年龄合成方法进行分类,重点介绍了基于生成对抗网络的人脸年龄合成方法。此外,本文还讨论了常用的人脸年龄合成数据集及评价指标,分析了各种人脸年龄合成方法的基本思想、特点及其局限性,对比了部分代表方法的性能,指出了该领域目前存在的挑战并提供了一些具有潜力的研究方向,为研究者们解决存在的问题提供便利。     

条件生成对抗网络的低照度图像增强方法

目的 在日常的图像采集工作中,由于场景光照条件差或设备的补光能力不足,容易产生低照度图像。为了解决低照度图像视觉感受差、信噪比低和使用价值低（难以分辨图像内容）等问题,本文提出一种基于条件生成对抗网络的低照度图像增强方法。方法 本文设计一个具备编解码功能的卷积神经网络（CNN）模型作为生成模型,同时加入具备二分类功能的CNN作为判别模型,组成生成对抗网络。在模型训练的过程中,以真实的亮图像为条件,依靠判别模型监督生成模型以及结合判别模型与生成模型间的相互博弈,使得本文网络模型具备更好的低照度图像增强能力。在本文方法使用过程中,无需人工调节参数,图像输入模型后端到端处理并输出结果。结果 将本文方法与现有方法进行比较,利用本文方法增强的图像在亮度、清晰度以及颜色还原度等方面有了较大的提升。在峰值信噪比、直方图相似度和结构相似性等图像质量评价指标方面,本文方法比其他方法的最优值分别提高了0.7 dB、3.9%和8.2%。在处理时间上,本文方法处理图像的速度远远超过现有的传统方法,可达到实时增强的要求。结论 通过实验比较了本文方法与现有方法对于低照度图像的处理效果,表明本文方法具有更优的处理效果,同时具有更快的处理速度。     

边缘指导图像修复算法研究

近年来,深度学习技术的不断发展为图像修复研究提供了新的思路,通过对海量图像数据的学习,使得图像修复方法能够理解图像的语义信息.虽然现有的图像修复方法已能够生成较好的图像修复结果,但遇到结构缺失较为复杂的图像时,对缺失部分细节处理能力较差,所生成的结果会过度平滑或模糊,不能很好地修复图像缺失的复杂结构信息.针对此问题,基...     

双重对偶生成对抗网络的跨年龄素描—照片转换

目的 跨年龄素描-照片转换旨在根据面部素描图像合成同一人物不同年龄阶段的面部照片图像。该任务在公共安全和数字娱乐等领域具有广泛的应用价值,然而由于配对样本难以收集和人脸老化机制复杂等原因,目前研究较少。针对此情况,提出一种基于双重对偶生成对抗网络（double dual generative adversarial networks,D-DualGANs）的跨年龄素描-照片转换方法。方法 该网络通过设置4个生成器和4个判别器,以对抗训练的方式,分别学习素描到照片、源年龄组到目标年龄组的正向及反向映射。使素描图像与照片图像的生成过程相结合,老化图像与退龄图像的生成过程相结合,分别实现图像风格属性和年龄属性上的对偶。并增加重构身份损失和完全重构损失以约束图像生成。最终使输入的来自不同年龄组的素描图像和照片图像,分别转换成对方年龄组下的照片和素描。结果 为香港中文大学面部素描数据集（Chinese University of Hong Kong（CUHK）face sketch database,CUFS）和香港中文大学面部素描人脸识别技术数据集（CUHK face sketch face recognition technology database,CUFSF）的图像制作对应的年龄标签,并依据标签将图像分成3个年龄组,共训练6个D-DualGANs模型以实现3个年龄组图像之间的两两转换。同非端到端的方法相比,本文方法生成图像的变形和噪声更小,且年龄平均绝对误差（mean absolute error,MAE）更低,与原图像相似度的投票对比表明1130素描与3150照片的转换效果最好。结论 双重对偶生成对抗网络可以同时转换输入图像的年龄和风格属性,且生成的图像有效保留了原图像的身份特征,有效解决了图像跨风格且跨年龄的转换问题。     

基于生成对抗网络的红外图像数据增强

深度学习在视觉任务中的良好表现很大程度上依赖于海量的数据和计算力的提升,但是在很多实际项目中通常难以提供足够的数据来完成任务。针对某些情况下红外图像少且难以获得的问题,提出一种基于彩色图像生成红外图像的方法来获取更多的红外图像数据。首先,用现有的彩色图像和红外图像数据构建成对的数据集;然后,基于卷积神经网络、转置卷积神经网络构建生成对抗网络（GAN）模型的生成器和鉴别器;接着,基于成对的数据集来训练GAN模型,直到生成器和鉴别器之间达到纳什平衡状态;最后,用训练好的生成器将彩色图像从彩色域变换到红外域。基于定量评估标准对实验结果进行了评估,结果表明,所提方法可以生成高质量的红外图像,并且相较于在损失函数中不加正则化项,在损失函数中加入L1和L2正则化约束后,该方法的FID分数值平均分别降低了23.95和20.89。作为一种无监督的数据增强方法,该方法也可以被应用于其他缺少数据的目标识别、目标检测、数据不平衡等视觉任务中。