模式识别与人工智能
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模式识别与人工智能  2023, Vol. 36 Issue (5): 419-432    DOI: 10.16451/j.cnki.issn1003-6059.202305003
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轻量化逆可分离残差信息蒸馏网络的图像超分辨率重建
赵小强1,2,3, 李希尧1, 宋昭漾1
1.兰州理工大学 电气工程与信息工程学院 兰州 730050;
2.兰州理工大学 甘肃省工业过程先进控制重点实验室 兰州 730050;
3.兰州理工大学 国家级电气与控制工程实验教学中心 兰州 730050
Lightweight Inverse Separable Residual Information Distillation Network for Image Super-Resolution Reconstruction
ZHAO Xiangqiang1,2,3, LI Xiyao1, SONG Zhaoyang1
1. College of Electrical and Information Engineering, Lanzhou University of Technology, Lanzhou 730050;
2. Key Laboratory of Gansu Advanced Control for Industrial Processes, Lanzhou University of Technology, Lanzhou 730050;
3. National Experimental Teaching Center of Electrical and Control Engineering, Lanzhou University of Technology, Lanzhou 730050

全文: PDF (1549 KB)   HTML (1 KB) 
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摘要 基于深度学习的图像超分辨率重建算法的性能需求导致急剧增加的参数量与高额的计算成本,这限制超分辨率重建在移动设备上的应用.针对此问题,文中提出轻量化逆可分离残差信息蒸馏网络的图像超分辨率重建算法.首先,设计渐进可分离蒸馏重洗模块,进行多重信息蒸馏,在提取多层次特征的同时保持模型轻量化,使用多个特征提取连接,学习更具区别性的特征表示,以便网络能从蒸馏中获得更多有益信息.然后,设计对比感知坐标注意力模块,充分利用通道感知与位置敏感信息,增强特征选择能力.最后,提出逐步补偿残差连接方式,提高浅层特征的利用率,补偿网络的纹理细节特征.实验表明,文中算法在模型复杂性与重建性能之间实现较好的均衡,重建的高分辨率图像主客观质量都很优秀.
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作者相关文章
赵小强
李希尧
宋昭漾
关键词 卷积神经网络超分辨率残差网络注意力机制信息蒸馏    
Abstract:The application of the deep learning-based image super-resolution reconstruction algorithm on mobile devices is limited, due to the sharp increase of parameters and high computational cost caused by performance requirement. To solve this problem, a lightweight inverse separable residual information distillation network for image super-resolution reconstruction is proposed in this paper. Firstly, a progressive separable distillation shuffle module is designed to extract multi-level features and in the meantime keep the model lightweight. Multiple feature extraction connections are employed to learn a more distinguishing feature representation, and thus the network acquires more useful information from distillation. Then, a contrast perception coordinate attention module is designed to fully leverage channel-aware and position-sensitive information, enhancing the feature selection capability. Finally, a progressive compensation residual connection is put forward to improve the utilization of shallow features and compensate for the texture detail features of the network. Experiments show that the proposed algorithm achieves a good balance between model complexity and reconstruction performance, yielding excellent subjective and objective quality in the reconstructed high-resolution images.
Key wordsConvolutional Neural Network    Super-Resolution    Residual Network    Attention Mechanism    Information Distillation   
收稿日期: 2023-03-16     
ZTFLH: TP391  
基金资助:国家重点研发计划项目(No.2020YFB1713600)、国家自然科学基金项目(No.61763029)资助
通讯作者: 赵小强 ,博士,教授,主要研究方向为图像处理、故障诊断、数据挖掘等.E-mail:xqzhao@lut.edu.cn.   
作者简介: 李希尧,硕士研究生,主要研究方向为图像处理、深度学习等.E-mail:hanlee1999@126.com. 宋昭漾,博士,讲师,主要研究方向为图像处理、深度学习等.E-mail:szy@lut.edu.cn.
引用本文:   
赵小强, 李希尧, 宋昭漾. 轻量化逆可分离残差信息蒸馏网络的图像超分辨率重建[J]. 模式识别与人工智能, 2023, 36(5): 419-432. ZHAO Xiangqiang, LI Xiyao, SONG Zhaoyang. Lightweight Inverse Separable Residual Information Distillation Network for Image Super-Resolution Reconstruction. Pattern Recognition and Artificial Intelligence, 2023, 36(5): 419-432.
链接本文:  
http://manu46.magtech.com.cn/Jweb_prai/CN/10.16451/j.cnki.issn1003-6059.202305003      或     http://manu46.magtech.com.cn/Jweb_prai/CN/Y2023/V36/I5/419
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