1.一种基于图像纹理信息构建损失函数的高分辨率图像预测方法,其特征在于,包括如下步骤:步骤1、网络初始化:随机初始化SRCNN卷积神经网络的连接权重与偏置,并设置网络参数,包括:卷积核尺寸、卷积核数量、学习率、移动步长、迭代次数;
步骤2、训练数据预处理:用双三次插值扩展训练图像数据集,获得高、低分辨率图像对训练集;
步骤3、网络预测:将低分辨率图像输入基于SRCNN卷积神经网络框架,得到网络输出的高分辨率图像;
步骤4、误差计算:计算网络输出的高分辨率图像和步骤2所得高分辨率图像的损失函数值,判断迭代次数是否达到预设,如果是,则网络训练结束,转入步骤6;如果否,则转入步骤5;
步骤5、权值修正:计算步骤4中损失函数的梯度,采用经典随机梯度下降法修正网络权值,然后转入步骤3;
步骤6、输出结果:获得网络训练后各类参数的最优结果,得到训练好的网络;
步骤7、测试阶段:输入低分辨率图像至训练好的网络,得到预测的高分辨率图像。
2.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,步骤3中所述SRCNN卷积神经网络共三层,训练库的图像经过第一层卷积层后得到特征图,再经过Sigmoid激活函数;然后,经过第二层卷积层得到特征图,再经过Sigmoid激活函数;最后经过第三层对特征进行卷积运算,得到网络输出的高分辨率图像。
3.根据权利要求1或2所述的方法,其特征在于,SRCNN卷积神经网络分为三个卷积层,其中:卷积核尺寸分别设为7×7,1×1,5×5;卷积核数量分别设置为64,32,3;学习率设置:第一层为10-5,第二层为10-6,第三层为10-7;移动步长为1×1;迭代次数设为15;
每一层权重初始化均值为0、标准差为0.001的高斯分布,每一层的偏置初始化为0,每一层卷积输出均采用Sigmoid函数为激活函数。
4.根据权利要求1所述的方法,其特征在于:步骤4中计算网络输出高分辨率图像和步骤2所得高分辨率图像的损失函数值,所述损失函数值包括像素值损失,以及按一定权重计算的图像纹理信息损失,如下式:LMSE-V=LMSE+λLVAR,
其中,LMSE-V为损失函数,LMSE为经典MSE损失函数,表示图像像素值损失;LVAR为图像纹理特征损失,实现高、低分辨率图像块各自方差的绝对差计算;λ为权重系数。
5.根据权利要求4所述的方法,其特征在于:
图像像素值损失LMSE函数具体计算方法如下:
图像纹理特征损失LVAR函数具体计算方法如下:
其中,IHR表示高分辨率图像块,ILR表示低分辨率图像块,F(ILR)为超分辨率图像块,var(.)为对图像块求方差, 和 分别表示对应图像块的均值,W为图像块的宽,单位为像素,H为图像块的高,单位为像素,x和y为图像的像素的下标索引。