图像超分辨EDSR：Enhanced Deep Residual Networks for Single Image Super-Resolution，论文笔记

图像超分辨EDSR：Enhanced Deep Residual Networks for Single Image Super-Resolution，论文笔记

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简介

• 作者提出的模型主要是提高了图像超分辨的效果，并赢得了NTIRE2017 Super-Resolution Challenge。
• 做出的修改主要是在残差网络上。残差结构的提出是为了解决high-level问题，而不能直接套用到超分辨这种low-level视觉问题上。因此作者移除了残差结构中一些不必要的模块，结果证明这样确实有效果。
• 另外，作者还设置了一种多尺度模型，不同的尺度下有绝大部分参数都是共用的。这样的模型在处理每一个单尺度超分辨下都能有很好的效果。

模型

Residual blocks

• 作者的原话是：Since batch normalization layers normalize the features, they get rid of range flexibility from networks by normalizing the features。因此有必要把batch norm层移除掉。另外，和SRResnet相似，相加后不经过relu层。最终的结构图如下：
  
• 值得注意的是，bn层的计算量和一个卷积层几乎持平，移除bn层后训练时可以节约大概40%的空间。
• 太多的残差块会导致训练不稳定，因此作者采取了residual scaling的方法，即残差块在相加前，经过卷积处理的一路乘以一个小数（比如作者用了0.1）。这样可以保证训练更加稳定。

Single scale model

+ 作者采用的结构和SRResnet非常相似，但移除了bn和大多数relu（只在残差块里才有）。最终的训练版本有B=32个残差块，F=256个通道。并且在训练*3，*4模型时，采用*2的预训练参数。此模型称之为EDSR。

multi-scale model

+ 多尺度模型很简单，一开始每个尺度都有两个独自的残差块，之后经过若干个残差块，最后再用独自的升采样模块来提高分辨率。此模型称之为MDSR。
+ 作者的版本B=80，F=64。

实验

准备

• 实验数据用的是比赛提供的DIV2K，它有800张训练图像，100张验证图像，100张测试图像。每张都是2k分辨率。
• 预处理是，每张图像减去DIV2K的总平均值。另外在训练时，损失函数用L1而不是L2，源码用torch7封装。
• 提一下MDSR的训练，是*2 *3 *4三中的尺度随机混合作为训练集，在更新梯度时，只有对应尺度的那部分参数更新。

Geometric Self-ensemble

• 这是一个很神奇的方法，测试时，把图像90度旋转以及翻转，总共有8种不同的图像，分别进网络然后变换回原始位置，8张图像再取平均。这个方法可以使测试结果有略微提高。Note that geometric self-ensemble is valid only for symmetric downsampling methods such as bicubic downsampling.

结果

• 测试的时候只在y通道上评估。