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PNEN:金字塔结构与Non-local非局部结构联合增强,提升low-level图像处理任务性能

现在,用于low-level图像处理任务的神经网络通常是通过堆叠卷积层来实现的,每个卷积层仅包含来自一个小范围的上下文信息。随着更多卷积层的堆叠,卷积神经网络可以探索更多的上下文特征。但是,要充分利用远距离依赖关系较困难并且需要较多的计算量。由此,本文提出了一种新颖的non-local模块:金字塔non-local模块,以建立每个像素与所有剩余像素之间的连接。所提出的模块能够有效利用不同尺度的低层特征之间的成对依赖性。具体而言,首先通过学习由具有全分辨率的查询特征图和具有缩减分辨率的参考特征图所构成的金字塔结构来捕获多尺度相关性,然后利用多尺度参考特征的相关性来增强像素级特征表示。整个计算过程在同时考虑了内存消耗和计算成本。基于所提出的模块,本文还设计了一个金字塔non-local增强网络用于图像恢复任务中边缘保留的图像平滑处理,在比较三种经典的图像平滑算法中达到了最先进的性能。另外,可以将金字塔non-local模块直接合并到卷积神经网络中,以进行其他图像恢复任务,并可以将其集成到用于图像去噪和单图像超分辨率的现有方法中,以实现性能的持续改善。

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