基于神经网络的压缩感知图像重构

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压缩感知理论突破奈圭斯特采样定理的限制,将采样与压缩步骤相结合,通过较少的测量值即可实现图像的精确重构。本文针对基于神经网络的图像压缩感知算法CSnet(Image CS Framework Using Convolutional Neural Network)[1]研究了不同注意力机制模块、损失函数和反卷积对CSnet网络重构效果的影响,主要内容如下:一、基于CSnet重构网络,引入注意力机制模块以提高网络的重构效果。在该部分,我们首先介绍了两种注意力机制模块——SE(Squeeze-and-Excitation)模块[2]和ECA(Efficient Channel Attention)模块[3],所谓注意力机制就是聚焦通道维度的相关性,筛选出通道之间的注意力,进而提高图像重构效果。这种模块即插即用,可融入各种卷积神经网络进而衍生出新网络。通过在Set5、Set10和BSDS100数据集上进行的一系列实验,证明引入SE模块和ECA模块均可以使重构效果有所提升,且ECA模块优于SE模块。二、探索损失函数对重构算法的影响。首先介绍了图像恢复中常用的L1和L2损失函数,然后比较验证了不同损失函数组合对重构结果的影响,通过实验得到:使用L1+L2损失函数组合(即中间重构结构使用L1损失函数,最终重构结构使用L2损失函数)的CSnet网络重构效果最好。三、研究反卷积操作对CSnet重构网络重构效果的影响。将反卷积操作引入最初重构层,通过学习的方式实现特征图的上采样操作,一定程度上缓解经过卷积操作后特征图分辨率变小问题。与初步重构层结果相融合得到中间重构结果,有助于恢复图像的细节信息。
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