diffusion系列论文Image Super-Resolution via Iterative Refinement论文简述

本文探讨了在分辨率提升中遇到的挑战,即生成对抗网络(GAN)训练的不可靠性。作者提出使用扩散模型(Diffusion Model)作为替代方案。通过将低分辨率图像信息直接整合到逐层噪声识别中,而不是依赖特征提取,控制高分辨率图像生成。作者认为从低分辨率出发生成高分辨率图像符合扩散模型的原理,并指出控制信息的直接输入可能优于传统的特征提取方法。

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1.解决什么问题

之前分辨率提升都是使用生成对抗网络,训练过这个东西的朋友应该都清楚这个东西训练成功是一件非常偶然的事情,所以自然这就是分辨率提升的痛点,所以就有了这篇作者用diffusion模型替代生成对抗网络的文章。

2.怎么做

谈到diffusion怎么生成,其实主要还是两个方面:

  • 1.怎么控制
  • 2.从什么出发

2.1怎么控制?

  • 1)想要提升分辨率,其实就是完全再画一张新的图片,所以这个高分辨率的图片也要从噪声当中来。

  • 2)但是既然有低分辨率的图片就不能真的从一个噪声当中来,需要加入低分辨率图片的信息,因为低分辨率和高分辨率的相关性很好,所以不用特殊的做特征提取直接加入到逐层的噪声识别当中即可。(相当于没有特征提取网络直接把低分辨率图片当成控制信息输入)

在这里插入图片描述

2.2 从什么出发?

作者自己陈述理论上生成应该是从低分辨率出发并最终得到高分辨率的生成,也就是从噪声出发在用低分辨率的图片控制下生成高分辨率图片。感觉直接从一个迁移到另外一个不是diffusion擅长的,如果好做的话作者自己就做了,不会专门加这么一段话。

3.启示

控制信息并不是提取才是最好的,有时候也能直接输入其中,不是固定的模式也要结合当时的情况

### 论文解读 #### 背景介绍 超分辨率重建旨在从未知的低分辨率图像中恢复高分辨率细节。传统方法通常依赖于单一尺度的空间信息,而忽略了时间维度上的潜在关联性和变化模式。为了克服这一局限性并提升视频序列中超分辨的效果,研究者们提出了跨空间和时间分辨率构建桥梁的方法。 #### 方法概述 该工作引入了一种基于参考帧的选择机制来指导目标帧的生成过程。具体来说,通过利用相邻时刻之间的相似性作为先验知识(Change Priors),可以更有效地捕捉动态场景中的细微差异;同时采用条件扩散模型有条件地调整噪声分布以适应不同类型的输入数据特性[^1]。 #### 技术实现 - **时空特征融合**:设计了一个多分支网络结构用于提取多尺度特征表示,并将其映射到统一语义空间下进行交互学习。 - **自适应上下文建模**:提出一种新颖的时间注意力模块,在保持局部连贯性的基础上增强了全局感知能力。 - **渐进式细化策略**:结合双向循环神经网络与残差连接技术实现了逐层递增式的质量改进效果。 ```python import torch.nn as nn class MultiScaleFeatureExtractor(nn.Module): def __init__(self, in_channels=3, out_channels=[64, 128], kernel_size=(3, 3)): super(MultiScaleFeatureExtractor, self).__init__() layers = [] for i, oc in enumerate(out_channels): conv_layer = nn.Conv2d(in_channels if i==0 else out_channels[i-1], oc, kernel_size=kernel_size, padding='same') relu_layer = nn.ReLU(inplace=True) layers.extend([conv_layer, relu_layer]) def forward(self, x): return self.layers(x) ``` #### 实验验证 通过对多个公开数据集上广泛实验表明所提方案不仅能够显著提高视觉质量而且具备较强的泛化性能。特别是在处理复杂运动背景下依然能稳定输出高质量的结果。
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