论文笔记:Domain Adaptation for Image Dehazing

目录

  • 摘要
  • 1. Introduction
  • 2. Related work
    • 2.1. Single Image Dehazing
    • 2.2. Domain Adaptation
  • 3. Proposed Method
    • 3.2. Image Translation Module
    • 3.4. Training Losses

论文信息:Domain Adaptation for Image Dehazing arXiv:2005.04668v1

摘要

目前大多数 learning-based 方法在合成雾图上训练去雾模型,很难泛化到真实的有雾图像当中,也就是存在 domain shift 的问题。我们首先应用一个双向转换网络(a bidirectional translation network)来完成合成域和真实域图像间的相互转换,然后将转换前后的图像都用来训练去雾模型。

1. Introduction

physical scattering models:
在这里插入图片描述
早期 prior-based methods(如dark channel prior 和 color-line prior)存在的问题:these image priors are easily inconsistent with the practice, which may lead to inaccurate transmission approximations.

deep learning-based 方法需要大量的有雾和无雾图像的 pair,现实生活中很难获取。于是,很多研究依赖于合成雾图(synthetic hazy dataset),但这又存在 domain shift 的问题,即从合成数据中学习的模型很难泛化到真实数据当中。

本文提出了 domain adaptation framework 以解决单幅图像去雾的问题。它包含两个部分:an image translation module and two domain-related dehazing modules (one for synthetic domain and another for real domain)。

2. Related work

2.1. Single Image Dehazing

Prior-based methods: estimate the transmission maps and atmospheric light intensity based on the statistics of clear images. 如 Tan 的 contrast maximization method,He 的 dark channel prior (DCP),Fattal 的 color-line assumption 以及 Berman 等人的方法。不过,这些方法都有其自身的限制,因为其先验并不适用于所有的真实世界图像。

Learning-based Methods:直接利用 deep CNNs to 估计 transmissions 和 atmospheric light 的方法有 Cai 的 DehazeNet,Ren 的 coarse- to-fine strategy,Zhang 的 densely connected pyramid network,Li 的 AOD-Net。另外,也有一些 end-to-end 的方法直接还原出清晰图像,如 Ren 的 gated fusion network,Qu 的 pix2pix de- hazing network。

不过,上述 CNN-based 方法都是在合成(synthetic)雾图上训练模型,应用到真实场景时模型性能会大幅下降。Li 提出 semi-supervised dehazing model,但仅仅是把真实图像和合成图像一起用作训练,并没有真正解决 domain shift 的问题。

2.2. Domain Adaptation

Domain adaptation 旨在解决不同域之间的不一致问题,现有工作都是基于 feature-level 或 pixel-level 的。近几年,许多方法将二者结合起来使用。

In this work, we take advantage of CycleGAN to adapt the real hazy images to our dehazing model trained on synthetic data。

3. Proposed Method

论文笔记:Domain Adaptation for Image Dehazing_第1张图片

3.2. Image Translation Module

包含两个“对称”的 translators,synthetic to real network 以及 real to synthetic。不同的是,generator G S → R G_{S→R} GSR 还加了 spatial feature transform (SFT) layer,以把深度信息融合进去。
论文笔记:Domain Adaptation for Image Dehazing_第2张图片

3.4. Training Losses

Image translation Losses 如下,其中 L c L_c Lc 是 cycle-consistency loss, L i d t L_{idt} Lidt 是 identity mapping loss。
论文笔记:Domain Adaptation for Image Dehazing_第3张图片
Image dehazing Losses如下,其中 L r d L_{rd} Lrd L s d L_{sd} Lsd 是 dark channel (DC) loss, L r t L_{rt} Lrt L s t L_{st} Lst 是 total variation losses。
在这里插入图片描述

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