具有對稱跳躍連接的深卷積編解碼網絡的圖像去噪 讀書筆記(下)

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論文:Image Denoising Using Very Deep Fully Convolutional Encoder-Decoder Networks with Symmetric Skip Connections

                                             作者: Xiao-Jiao Mao, Chunhua Shen, Yu-Bin Yang

四、實驗部分

針對現有的幾種先進的去噪方法,對模型的去噪性能進行了評價。

進行去噪實驗的兩個數據集:

1.14個通用基準圖像,如下:

 

2.BSD數據集

作爲文獻中常用的實驗背景,在圖像中加入了均值爲0和標準差爲\sigma的加性高斯噪聲,以檢驗去噪方法的性能。

論文對σ爲10、30、50和70的噪聲級進行了測試,並將其他論文中的方法BM3D、NCSR、EPLL、PCLR、PDPD和WMMN與論文中提出的RED-Net進行了比較。對於其他論文中的方法,使用它們的作者發佈的源代碼,並使用它們的默認參數對圖像進行測試。計算了峯值信噪比(PSNR)和結構相似度(SSIM)指標,並提供了視覺質量指標。

論文實現了網絡的三個版本:

RED10:5個卷積層和5個反捲積層,不帶shortcuts(指沒有跳躍連接,網絡不深,沒有必要使用)。

RED20:10個卷積層和10個反捲積層,帶shortcuts,每隔兩層卷基層反捲積層對帶一個跳躍連接(step size 2 of shortcuts)。

RED30:15個卷積層和15個反捲積層,帶shortcuts,每隔兩層卷基層反捲積層對帶一個跳躍連接(step size 2 of shortcuts)。

4.1 跳躍連接分析(帶有跳躍連接skip connections的網絡成爲帶有shortcuts的網絡)

1. 有無shortcuts研究

訓練集上,網絡變得比較深且沒有跳躍連接時,損失會增加;網絡變得比較深但是有跳躍連接時,損失會減小。

驗證集上,沒有跳躍連接的深度網絡得到了較低的PSNR,甚至觀察到了30層網絡的過擬合;但是當網絡越深時,使用快捷鍵可以獲得更高的PSNR和更好的泛化能力。

 

2. shortcuts的步長研究

正如我們所看到的,較小步長的shortcuts比較大的shortcuts具有更好的性能(訓練損失更小,PSNR值更大)。

其原因可能是由於較小步長的shortcus使得梯度更容易反傳到底層,從而更好地解決了梯度消失的問題,同時,小步長的shortcuts本質上是傳遞了更直接的信息。

4.2 去噪結果和分析

首先,10層卷積和反捲積網絡已經取得了比現有的先進方法更好的效果,這證明了卷積和反捲積相結合的去噪效果很好,即使沒有跳過連接。(網絡加深,並且使用shortcuts的網絡效果更好)

可以從表中觀察到,噪聲越複雜,論文的模型比其他方法得到的改進就越多,在SSIM的評估上也可以進行類似的觀察。
 

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