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专利号: 2020100715917
申请人: 南京信息工程大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2025-12-30
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种基于循环生成对抗网络的水下图像复原方法,其特征在于,包括如下步骤:步骤一:构建CycleGAN‑VGG的结构模型;

CycleGAN‑VGG的体系结构包括两个生成器G、F和两个判别器DX、DY;

CycleGAN‑VGG结构模型中的CycleGAN模型是两个镜像对称的GAN网络,其中X域为失真图像,Y域为清晰图像;

所述生成器G包括编码器、转换器和解码器;

所述编码器是卷积核大小分别为7×7,3×3,3×3的三个卷积块,这些卷积块从输入图像中提取特征,并且压缩为64×64的特征向量;

所述转换器是9个残差块,通过组合图像的不相近特征,将图像在X域中的特征向量转换为Y域中的特征向量;

所述解码器的前两层是卷积核为3×3的反卷积层,利用反卷积层从特征向量中还原出低级特征;最后一层为7×7的卷积层,用于得到生成图像;

所述判别器DY采用Wasserstein GAN的架构,用来判别生成的清晰图像G(x)与真实的清晰图像y;

步骤二:计算损失函数;

步骤2.1、计算对抗损失:所述对抗损失包括生成器损失和判别器损失,生成器损失为: 判别器损失为:上式中,x属于源图像分布,y属于目标图像分布,G为生成器,D为判别器,G(x)是生成器生成的图像,D(G(x))是判别器的判断结果; 为梯度惩罚项,λ为权重系数;

步骤2.2、计算循环一致性损失:

上式中,G(x)为生成图像,F(G(x))为重构的图像;

步骤2.3、计算VGG感知损失:

上式中,是由ImageNet上预先训练好VGG16网络的某个最大池化层前面的卷积层所输出的特征图;

步骤三:训练循环生成对抗网络;

首先由生成器生成的数据训练判别器,判别器判断是真样本还是生成的假样本;然后在此判别器下训练生成器,最小化生成器损失、循环一致性损失和感知损失用以优化生成器网络;然后生成器更新参数并生成新的样本,新的样本再被送到判别器中,根据判别器损失对判别器进行优化;

按照上述步骤依次交替训练判别器和生成器,直到损失函数不再下降则网络训练完成;

网络训练完成后,将失真的水下图像输入到生成器G,生成器的输出即为水下图像复原的结果。