基于双层卷积神经网络的人脸超分辨率重建

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人脸超分辨率重建(Face Super-Resolution,Face SR)是一种通过算法来提高人脸图像分辨率的方法,与改良硬件设备的方式相比,它拥有低成本、易升级等优势。深度学习的飞速发展使得卷积神经网络在人脸超分辨率重建任务中取得了不错的成绩,但是目前人脸超分辨率重建使用的网络结构大多是来自于普通图像重建算法的模型,没有利用人脸独有的面部特征,容易产生面部模糊、五官混淆等问题,无法达到理想的重建效果。针对以上问题,本文基于卷积神经网络继续探究人脸超分辨率技术,以设计更适合人脸图像的超分辨率重建网络。本文的主要研究工作如下:1.研究了基于深度残差网络SRRes Net的人脸超分辨率重建模型,在其基础上进行改进:首先去除了批量归一化层(BN),并引入空洞卷积结构应用于残差块中;其次设计出一种改进的双层残差网络,将深层残差网络作为重建模型的第一层,之后级联先验补充网络作为第二层,为重建图像补充先验信息并逐层恢复人脸细节特征。实验结果表明,改进的双层残差网络能够取得较好的重建效果。2.提出了基于生成对抗双层网络的人脸超分辨率重建算法。首先把整个改进的双层残差网络作为生成器来重建人脸图像,并将密集连接网络迁移学习到人脸超分辨率重建任务中来,提出空洞残差密集块结构;其次对判别网络进行改进,选用相对平均判别器预测原始高分辨率图像比生成图像更为清晰的概率。实验表明,与传统的生成对抗网络相比,本文的改进模型可以取得更好的人脸图像超分辨率重建效果。
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