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 (6): 511-529    DOI: 10.16451/j.cnki.issn1003-6059.202306003
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基于Transformer的多尺度优化低照度图像增强网络
牛玉贞1, 林晓锋1, 许煌标1, 李悦洲1, 陈羽中1
1.福州大学 计算机与大数据学院 福州 350108
Transformer-Based Multi-scale Optimization Network for Low-Light Image Enhancement
NIU Yuzhen1, LIN Xiaofeng1, XU Huangbiao1, LI Yuezhou1, CHEN Yuzhong1
1. College of Computer and Data Science, Fuzhou University, Fuzhou 350108

全文: PDF (14392 KB)   HTML (1 KB) 
输出: BibTeX | EndNote (RIS)      
摘要 低照度图像中亮度、颜色、细节等特征往往存在于不同尺度的信息中,因此实现高质量低照度图像增强极具挑战性.现有基于深度学习的方法无法充分利用多尺度特征,也无法有效结合多个尺度的特征,不能全面提升图像的亮度、颜色和细节质量.针对上述问题,文中提出基于Transformer的多尺度优化低照度图像增强网络(Transformer-Based Multi-scale Optimized Network for Low-Light Image Enhancement, TMO).首先,设计基于Transformer的多任务增强模块,经多任务训练后具有对亮度、颜色、细节的全局建模能力,因此可以初步应对低照度图像存在的亮度不足、颜色偏差、细节模糊、噪声较多等多退化类型挑战.然后,设计结合全局和局部多尺度特征的架构,逐步优化不同尺度的特征.最后,提出多尺度特征融合模块和自适应增强模块,在学习和融合各尺度间信息关联的同时实现在各局部多尺度分支中自适应地增强图像.在6个包含成对图像或不成对图像的公开数据集上的广泛实验表明,文中网络能够有效地综合解决图像中亮度、颜色、细节、噪声等多退化类型问题.
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作者相关文章
牛玉贞
林晓锋
许煌标
李悦洲
陈羽中
关键词 低照度图像增强多尺度特征融合注意力机制图像增强    
Abstract:Enhancing low-light images with high quality is a highly challenging task due to the features of low-light images such as brightness, color, and details in the information of different scales. Existing deep learning-based methods fail to fully utilize multi-scale features and fuse multi-scale features to comprehensively enhance the brightness, color and details of the images. To address these problems, a Transformer-based multi-scale optimization network for low-light image enhancement is proposed. Firstly, the Transformer-based multi-task enhancement module is designed. Through multi-task training, the Transformer-based enhancement module gains the ability to globally model brightness, color, and details. Therefore, it can initially cope with various degradation challenges commonly found in low-light images, such as insufficient brightness, color deviation, blurred details and severe noises. Then, the architecture combining global and local multi-scale features is designed to progressively optimize the features at different scales. Finally, a multi-scale feature fusion module and an adaptive enhancement module are proposed. They learn and fuse the information association among different scales, while adaptively enhancing images in various local multi-scale branches. Extensive experiments on six public datasets, including paired or unpaired images, show that the proposed method can effectively solve the problems of multiple degradation types, such as brightness, color, details and noise in low-light images.
Key wordsLow-Light Image Enhancement    Multi-scale Feature Fusion    Attention Mechanism    Image Enhancement   
收稿日期: 2023-04-06     
ZTFLH: TP311.5  
基金资助:国家自然科学基金面上项目(No.61972097)资助
通讯作者: 陈羽中,博士,教授,主要研究方向为计算智能、数据挖掘.E-mail:yzchen@fzu.edu.cn.   
作者简介: 牛玉贞,博士,教授,主要研究方向为计算机视觉、人工智能.E-mail:yuzhenniu@gmail.com. 林晓锋,硕士研究生,主要研究方向为深度学习、图像增强.E-mail:211020042@fzu.edu.cn. 许煌标,硕士研究生,主要研究方向为计算机视觉、图像视频理解.E-mail:211027092@fzu.edu.cn. 李悦洲,博士研究生,主要研究方向为图像视频理解、图像恢复.E-mail:liyuezhou.cm@gmail.com.
引用本文:   
牛玉贞, 林晓锋, 许煌标, 李悦洲, 陈羽中. 基于Transformer的多尺度优化低照度图像增强网络[J]. 模式识别与人工智能, 2023, 36(6): 511-529. NIU Yuzhen, LIN Xiaofeng, XU Huangbiao, LI Yuezhou, CHEN Yuzhong. Transformer-Based Multi-scale Optimization Network for Low-Light Image Enhancement. Pattern Recognition and Artificial Intelligence, 2023, 36(6): 511-529.
链接本文:  
http://manu46.magtech.com.cn/Jweb_prai/CN/10.16451/j.cnki.issn1003-6059.202306003      或     http://manu46.magtech.com.cn/Jweb_prai/CN/Y2023/V36/I6/511
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