OpenBayes 教程上新丨超分辨率框架Chain-of-Zoom引入VLM生成的多尺度感知文本提示,256倍放大并保持图像高保真度

在图像增强领域,单幅图像超分辨率(Single-Image Super-Resolution,SISR)一直是热门研究方向。当前主流的 SISR 模型——尤其是基于扩散模型和生成对抗网络的先进方法——已能在 2x、4x 等固定倍数上生成极具视觉真实感的高分辨率图像,广泛应用于图像修复、卫星遥感、医疗影像等场景。

然而,这些模型往往只能在训练时指定的缩放倍数下工作,一旦尝试放大到远超训练尺度(如 16x、32x,甚至更高)时,生成质量便会急剧下降,出现细节模糊、结构失真甚至「幻觉内容」。究其原因,是因为模型缺乏对跨尺度信息的有效建模能力,也没有适应极高倍放大场景中视觉线索稀缺的特性。

针对相关挑战,KAIST AI 研究团队提出了创新的 Chain-of-Zoom(CoZ)框架,通过将超分辨率任务分解为一个自回归的中间尺度状态链,并结合多尺度感知提示,来实现极高倍率的放大。CoZ 在每一个缩放步骤中重复使用同一个基础超分辨率模型,将整体的条件概率问题分解为一系列可处理的子问题,从而在无需额外训练的情况下实现极高分辨率的输出。由于在大幅放大时图像中的视觉线索会迅速减少,研究人员为每一次缩放步骤引入由视觉语言模型(VLM)生成的多尺度感知文本提示来增强指导。

实验证明,将一个标准的 4 倍扩散式超分模型封装进 CoZ 框架后,可以实现超过 256 倍的放大,同时保持极高的图像保真度。小贝使用了一张建筑物的图片进行测试,可以看到通过该模型的放大,建筑物上的一砖一瓦都清晰地显现了出来。

 

「Chain-of-Zoom:超分辨率图像细

“视觉思维链”(Chain-of-Visual-Thought,COVT)是一种增强视觉语言模型(VLM)推理能力的框架,旨在使模型不仅能通过文字进行逐步推理,还能结合图像内容生成中间视觉化的推理步骤。与传统的“思维链”(Chain-of-Thought, CoT)仅依赖文本推理不同,COVT 引入了对图像中视觉元素的分步分析,例如目标检测、关系推理、空间结构理解等,将这些视觉推理过程以图文茂的方式呈现出来,从而提升模型在复杂视觉问答(VQA)、图像推理和多模态任务中的表现。 通过 COVT,模型可以: 1. **分解问题**:将复杂问题拆解为多个子问题,每个子问题对应图像中的特定区域或视觉线索。 2. **生成视觉推理路径**:结合注意力机制或可解释性模块,高亮图像中支持推理的关键区域。 3. **融合多模态信息**:在每一步推理中同时使用图像特征和语言描述,形成连贯的推理链条。 4. **输出可视化解释**:不仅给出最终答案,还提供类似“思考过程”的图示或图文步骤,增强可解释性和可信度。 这种方法特别适用于需要深层理解场景的任务,如医学图像分析、自动驾驶决策解释、教育辅助系统等。 ```python # 示例伪代码:模拟 COVT 推理流程 def chain_of_visual_thought(image, question): # 步骤1:图像解析,提取关键对象 objects = detect_objects(image) # 步骤2:根据问题定位相关区域 relevant_regions = attend_to_question(question, objects) # 步骤3:进行视觉关系推理 relationships = infer_spatial_relations(relevant_regions) # 步骤4:结合常识与视觉信息逐步推导 reasoning_steps = [] for obj in relevant_regions: step = f"检测到 {obj['label']} 位于 {obj['position']},与 {obj['relation']} 相关" reasoning_steps.append(step) # 步骤5:综合得出答案 answer = generate_answer(question, reasoning_steps) return { "reasoning": reasoning_steps, "answer": answer, "visual_cues": relevant_regions } ```
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