基于扩张卷积和改进WGAN正则化器的面部修复算法

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图像修复是利用人们已知的信息来对图像中结构化信息的缺失进行恢复的过程。在图像修复中,人脸修复是运用范围最广,使用场景最多的应用之一。随着现代物质生活水平的飞速提高,电子产品的不断更新换代,人们对于人脸图像的要求越来越高,但现有技术无法令人满意,且对于损坏面部图像处理的功能也并未普及。因此,人脸修复算法的研究具有极大的商业价值和潜在的社会价值。
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  论文首先介绍了生成对抗网络的基本知识和框架,以及基于Wasserstein距离的生成对抗网络模型。针对这些算法进行人脸修复可能存在的问题,论文对结构相似度指数(SSIM)的主要部分进行标准化,并且讨论标准化后指标的凸性和距离不变性等良好数学性质,由此说明其是有效的距离度量,并将其作为WGAN新的正则化器的一部分,来帮助对生成的图像施加统计约束,从而提升网络的整体质量。然后,提出了一种带有对称跳跃连接和扩张卷积的生成对抗网络模型,其中组合损失包括感知损失与基于结构相似度指数和Wasserstein距离的正则化项,使生成图像在颜色、结构细节等方面更接近于真实图像。最后,配置python和tensorflow环境,将该算法在数据集CelebA-HQ上进行测试,从视觉上看,本文提出的新算法生成的图像在视觉上更加清晰和逼真。从三种图像评价指标上看,新算法均优于现有的WGAN方法,其中平均绝对误差降低23.4%.
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