面向识别的图像超分辨率重建技术研究

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在图像采集过程中,受到设备、环境、网络等客观因素的影响,获取的图像往往会产生一定程度的退化,对后续的图像处理造成不利影响。此时,通常可以使用超分辨率重建方法,对图像进行增强。然而,目前常用的图像超分辨率评价指标:峰值信噪比和结构相似性,没有对图像识别效果起到直接作用。针对上述问题,本文开展了面向识别的图像重建算法研究以及后续的重建图像识别算法研究。针对缺少面向识别的超分辨率数据集的问题,本文以公开的DOTA数据集为基础,通过图像裁剪和降采样处理,构建了超分辨率重建数据集,使用训练好的超分辨率模型,获取重建图像并将其作为识别数据集,为实验提供了数据支撑。针对当前的超分辨率重建技术忽略图像可识别性的问题,本文提出了一种基于识别特征保持的超分辨率重建算法(RFPESRGAN)。RFPESRGAN算法一方面增加了基于特征保持的特征提取模块,从高分辨率图像和对应的重建图像分别提取识别特征,并基于识别特征计算特征匹配损失和相对分类损失,将识别时发挥作用的特征纳入到超分辨率重建过程,从而使SR图像具备更多利于识别效果的特征;另一方面,RFPESRGAN算法在生成器中加入了空间注意力模块,使图像重建过程注意目标区域的信息还原,从而优化重建图像的识别效果。针对缺乏适用重建图像的识别网络这一问题,本文提出了一种基于重建图像的识别技术(FR-GAN)。该技术以SRBIF算法为基础,改变了判别器的结构,将判别器更换为全连接层,使真假判断变换为识别效果判断。同时重新设计了相应的对抗损失函数,约束生成器从重建图像中提取到利于识别的特征,并以此构建识别网络。通过对比实验,本文提出的FR-GAN对重建图像的识别效果存在显著提升。
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