[1]田春伟,宋明键,左旺孟,等.卷积神经网络在图像超分辨上的应用[J].智能系统学报,2025,20(3):719-749.[doi:10.11992/tis.202409027]
TIAN Chunwei,SONG Mingjian,ZUO Wangmeng,et al.Application of convolutional neural networks in image super-resolution[J].CAAI Transactions on Intelligent Systems,2025,20(3):719-749.[doi:10.11992/tis.202409027]
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《智能系统学报》[ISSN 1673-4785/CN 23-1538/TP] 卷:
20
期数:
2025年第3期
页码:
719-749
栏目:
人工智能校长论坛
出版日期:
2025-05-05
- Title:
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Application of convolutional neural networks in image super-resolution
- 作者:
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田春伟1,2, 宋明键3, 左旺孟1, 杜博4, 张艳宁2,5, 张师超6
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1. 哈尔滨工业大学 计算学部, 黑龙江 哈尔滨 150001;
2. 空天地海一体化大数据应用技术国家工程实验室, 陕西 西安 710192;
3. 西北工业大学 软件学院, 陕西 西安 710072;
4. 武汉大学 计算机学院, 湖北 武汉 430072;
5. 西北工业大学 计算机学院, 陕西 西安 710072?;
6. 广西师范大学 计算机科学与工程学院, 广西 桂林 541004
- Author(s):
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TIAN Chunwei1,2, SONG Mingjian3, ZUO Wangmeng1, DU Bo4, ZHANG Yanning2,5, ZHANG Shichao6
-
1. Faculty of Computing, Harbin Institute of Technology, Harbin 150001, China;
2. National Engineering Laboratory for Big Data Application Technology of Integrated Space, Air, Ground, and Sea, Xi’an 710192, China;
3. School of Software, Northwestern Polytechnical University, Xi’an 710072, China;
4. School of Computer Science, Wuhan University, Wuhan 430072, China;
5. School of Computer Science, Northwestern Polytechnical University, Xi’an 710072, China;
6. School of Computer Science and Engineering, Guangxi Normal University, Guilin 541004, China
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- 关键词:
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深度学习; 卷积神经网络; 图像重建; 图像处理; 图像复原; 图像分辨率; 神经网络; 底层视觉
- Keywords:
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deep learning; convolutional neural networks; image reconstruction; image processing; image restoration; image resolution; neural networks; low-level vision
- 分类号:
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TP391.41
- DOI:
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10.11992/tis.202409027
- 摘要:
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卷积神经网络因强大的学习能力,已成为解决图像超分辨问题的主流方法。然而,用于解决图像超分辨的不同类型深度学习方法存在巨大的差异。目前,仅有少量文献能根据不同缩放方法来总结不同深度学习技术在图像超分辨上的区别和联系。因此,根据设备的负载能力和执行速度等介绍面向图像超分辨方法的卷积神经网络尤为重要。本文首先介绍面向图像超分辨的卷积神经网络基础,随后通过介绍基于双三次插值、最近邻插值、双线性插值、转置卷积、亚像素层、元上采样的卷积神经网络的图像超分辨方法,分析基于插值和模块化的卷积神经网络图像超分辨方法的区别与联系,并通过实验比较这些方法的性能。本文对潜在的研究方向和挑战进行阐述并总结全文,旨在促进基于卷积神经网络的图像超分辨研究的发展。
- Abstract:
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Known for their strong learning abilities, convolutional neural networks (CNNs) have become mainstream methods for image super-resolution. However, substantial differences exist among deep learning methods of various types, and there is limited literature to summarize the relations and differences of different methods in image super-resolution. Thus, it is important to summarize such studies according to the loading capacity and the execution speed of devices. This paper first introduces the principles of CNNs in image super-resolution and then introduces CNN-based bicubic interpolation, nearest neighbor interpolation, bilinear interpolation, transposed convolution, subpixel layering, and meta-upsampling for image super-resolution to analyze the differences and relations of different CNN-based interpolations and modules. The performance of these methods is compared through experiments. Finally, this paper presents potential research points and drawbacks and summarizes the whole paper to promote the development of CNNs in image super-resolution.
备注/Memo
收稿日期:2024-9-19。
基金项目:国家自然科学基金项目(62201468).
作者简介:田春伟,教授,博士生导师,主要研究方向为图像复原和识别、图像生成。发表学术论文80余篇,7篇ESI高被引论文、3篇ESI热点论文、4篇顶刊封面论文、1篇国际模式识别会刊Pattern Recognition的Best Paper Award、1项中国图象图形学学会自然科学奖二等奖(排名第1)、广东省自然科学奖一等奖。E-mail:chunweitian@hit.edu.cn。;张艳宁,教授,博士生导师,主要研究方向为图像处理、模式识别、计算机视觉与智能信息处理。承担国家重点基础研究发展计划项目、国家自然科学基金重点项目等国家级项目40余项,发表学术论文百余篇。E-mail: ynzhang@nwpu.edu.cn。;张师超,教授,博士生导师,主要研究方向为数据挖掘、机器学习。主持国家自然科学基金、国家重点基础研究发展计划项目、国家高技术研究发展计划项目、澳大利亚ARC(Australian Research Council)国家级项目共12项,主持省部级项目10余项。发表学术论文270余篇。E-mail:zhangsc@mailbox.gxnu.edu.cn。
通讯作者:张师超. E-mail:zhangsc@mailbox.gxnu.edu.cn
更新日期/Last Update:
1900-01-01