[發(fā)明專利]一種基于深度學(xué)習(xí)的近紅外人臉圖像超分辨率重建方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201710282054.5
• 申請日: 2017-04-26
• 公開（公告）號: CN107123091B
• 公開（公告）日: 2020-02-14
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 李根;童同;高欽泉
• 申請（專利權(quán)）人: 福建帝視信息科技有限公司
• 主分類號: G06T3/40
• 分類號: G06T3/40
• 代理公司: 35211 福州君誠知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司
• 代理人: 戴雨君

1.一種基于深度學(xué)習(xí)的近紅外人臉圖像超分辨率重建方法，其特征在于：其包括如下步驟：

步驟1，利用人臉圖像中兩個眼睛的相對位置，把原始近紅外人臉圖像中所有人臉圖像位置對齊；

步驟2，將對齊后獲得的人臉訓(xùn)練集以固定比例轉(zhuǎn)換獲得包含K幅M×N超分辨率人臉圖像訓(xùn)練圖其中M和N分別為人臉圖像的寬度和高度，索引i＝1,2,…,K；

步驟3，將超分辨率人臉圖像訓(xùn)練圖中的每幅圖像以縮放比例S生成其一一對應(yīng)的K幅低分辨率人臉圖像訓(xùn)練圖索引i＝1,2,…,K；

步驟4，利用低分辨率人臉圖像訓(xùn)練圖的每幅圖像低分辨率人臉圖像分別執(zhí)行的初始階段、殘差階段、中間階段、反卷積階段和重建階段獲得重建的超分辨率人臉圖像F_l″(Y)；

所述步驟4具體包括以下步驟：

步驟4.1，初始階段：輸入的低分辨率人臉圖像進(jìn)行卷積運算和激活函數(shù)運算得到第一層輸出結(jié)果F₁(Y)，其計算公式是：

其中W₁和B₁分別是本發(fā)明的第一層卷積權(quán)值參數(shù)和偏置參數(shù)；

步驟4.2，殘差階段：由多個殘差運算塊組成，每個殘差運算塊是由卷積運算、激活函數(shù)運算和相加運算組成，其計算公式是：

其中W_l¹和W_l²分別是是第l層的第一個和第二個卷積權(quán)值參數(shù)，和分別是第l層的第1個和第2個偏置參數(shù)；F_l(Y)和F_l-1(Y)分別是第l層和l-1層的輸出結(jié)果，第l-1層的輸出結(jié)果，F(xiàn)_l-1(Y)是通過快捷連接的方式與第l層的第n+1個卷積結(jié)果相加得到第l層的輸出結(jié)果F_l(Y)；

步驟4.3，中間階段：將步驟4.2獲得的第l層輸出結(jié)果F_l(Y)輸入到第l+1層卷積層，并且通過快捷連接的方式與第一層輸出結(jié)果F₁(Y)相加獲得的第l+1層輸出結(jié)果F_l+1(Y)，其計算公式是：

F_l+1(Y)＝W_l+1*F_l(Y)+B_l+1+F₁(Y) (3)

步驟4.4，反卷積階段：將步驟4.3所獲得的第l+1層輸出結(jié)果F_l+1(Y)輸入到第l+2層的反卷積層，并利用由多個反卷積層和激活函數(shù)層的反卷積階段來逐步放大人臉圖像獲得初始超分辨率人臉圖像F_l′(Y)，其計算公式是：

其中W_l′和B_l′分別是第l′反卷積層的卷積權(quán)值參數(shù)和偏置參數(shù)，F(xiàn)_l′(Y)和F_l′-1(Y)分別是第l′層和l′-1層的輸出結(jié)果；

步驟4.5，重建階段：利用步驟4.4獲得的輸出F_l′(Y)再執(zhí)行一次卷積后就可以得到重建的超分辨率人臉圖像F_l″(Y)，其計算公式是：

F_l″(Y)＝W_l″*F_l′(Y)+B_l″ (5)

其中W_l″和B_l″分別是第l″卷積層的卷積權(quán)值參數(shù)和偏置參數(shù)；

步驟5，利用重建的超分辨率人臉圖像F_l″(Y)與超分辨率人臉圖像訓(xùn)練圖中的對應(yīng)的圖像進(jìn)行比較，計算兩幅人臉圖像之間的歐式距離；

步驟6，基于計算的歐式距離不斷更新并優(yōu)化獲得最優(yōu)的卷積權(quán)值參數(shù)和偏置參數(shù)；

當(dāng)重建的所有超分辨率人臉圖像與其對應(yīng)的超分辨率人臉圖像進(jìn)行比較時沒有獲得滿足的重建效果，則繼續(xù)進(jìn)行反向傳播，利用梯度下降優(yōu)化算法更新卷積權(quán)值參數(shù)和偏置參數(shù)，再執(zhí)行步驟4；

當(dāng)重建的所有超分辨率人臉圖像與其對應(yīng)的超分辨率人臉圖像進(jìn)行比較時已經(jīng)獲得滿足的重建效果時，則停止反向傳播，并最終求得步驟4所獲得的卷積權(quán)值參數(shù)和偏置參數(shù)。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于深度學(xué)習(xí)的近紅外人臉圖像超分辨率重建方法，其特征在于：所述步驟1中原始近紅外人臉圖像采用近紅外補光裝置捕獲。