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面向实际降质的Raw视频复原研究

批准号:
62072331
项目类别:
面上项目
资助金额:
57.0 万元
负责人:
岳焕景
依托单位:
学科分类:
计算机图像视频处理与多媒体技术
结题年份:
2024
批准年份:
2020
项目状态:
已结题
项目参与者:
岳焕景

项目摘要

结项摘要

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中文摘要
近年来,基于深度学习的图像视频复原技术取得了显著进展。然而,目前的视频复原算法大多在sRGB域仿真的降质数据集上进行训练,难以处理实际成像系统采集的降质数据。相较于sRGB数据,传感器直出的Raw数据与拍摄场景的光度信息呈线性响应,保留了更丰富的原始信息,更有利于降质因素的建模。鉴于此,本项目研究面向实际降质的Raw视频复原算法,旨在获得高质量的Raw及sRGB视频重建。主要内容包括:研究Raw视频的降质模型,采用定格动画法采集真实的降质-优质视频数据集;探索渐进式的空间自适应特征重组方法,以高效实现相邻帧的空间对齐;鉴于不同设备采集的真实数据降质分布具有差异性,探索基于内部先验的特征调整机制以提升模型的自适应能力;以此为基础,针对视频去噪与超分辨率问题的特点,设计相应的网络结构,以期实现高质量的重建。本项目的视频复原理论与方法可以推广到多种视频处理问题,为智能视频处理提供新思路与新方法。
英文摘要
In recent years, the deep learning based image and video restoration has achieved great improvements. However, the current deep video restoration models are mostly trained with synthesized degraded sRGB videos, which cannot deal with the degraded videos captured by real imaging systems. Compared with sRGB videos, the raw videos, which are directly produced by the sensors, are linear with the aperture lighting and have more original imaging information, leading to easier modeling of the degradations. Therefore, the project explores raw video restoration towards realistic degradations, aiming at generating high quality raw and sRGB videos. The main research plan includes: 1) Investigate the degradation models in raw domain and utilize the stop-motion manner to capture the degraded and high-quality video pairs; 2) Investigate the progressively spatial-adaptive feature rearrangements to effectively align neighboring frames; 3) Considering that the degradation distributions are different among the videos captured by different devices, investigate the internal prior based feature adjustment to improve the domain adaption ability of trained models; 4) According to the characteristics of video denoising and super-resolution, construct the convolutional neural networks for the two tasks respectively to achieve high-quality reconstruction. The proposed video restoration method can be extended to many types of video processing problems (such as video dehazing, video enhancement, and video demoireing) and provide a novel idea and a new path for intelligent video processing.
近年来,深度学习驱动的图像视频复原技术虽发展迅速,但现有算法多基于sRGB域仿真数据训练,难以适配实际成像系统。相较于sRGB数据,传感器直出的Raw数据因与场景光度信息呈线性响应,保留了更丰富的原始信息。为此,本项目聚焦实际降质的Raw视频复原理论与方法研究,以实现高质量的Raw及sRGB视频重建。考虑到sRGB域复原与Raw域复原紧密相关,本项目也探索了sRGB域复原方法。本项目在超分辨率、降噪与HDR、摩尔纹去除、图像压缩等领域均取得诸多进展。1)超分辨率:提出了基于双分支网络的Raw域视频超分方法,构建了首个真实Raw域视频超分数据集;提出了面向屏幕内容与深度图的连续超分方法,实现了任意倍率超分重建;提出了基于核无光匹配策略的双摄图像超分方法,超分效果超越已有方法1 dB以上;提出多个基于不同视角互补性的光场图像超分重建方法,显著提升了光场图像的角度、空间分辨率。2)降噪与HDR:提出了基于Transformer的轻量级去噪网络,在多种复杂度下去噪效果均优于已有方法;构建了非配对视频HDR色调映射数据集,提出了无监督的图像和视频色调映射统一框架,显著提升了HDR色调映射效果。3)摩尔纹去除:基于全局-局部配准、时序对齐方法,构建了首个Raw域图像、视频去摩尔纹数据集。提出了基于通道和空间调制的摩尔纹去除网络,摩尔纹去除效果提升1 dB以上。4)图像压缩:面向跨域压缩,提出了高效熵迁移学习模块,压缩性能大幅超越现有方法;提出了基于超像素内容汇聚的屏幕图像压缩方法,率失真性能媲美最先进的面向屏幕内容压缩的VVC-SCC标准。本项目共发表论文20篇(6篇国际顶会、13篇SCI一二区、1篇一级学报),授权发明专利6项。本研究系统构建了面向Raw域真实降质数据的复原方法与技术体系,为智能视频处理提供了新方法。核心技术已开源,可应用于传感器端成像增强、多媒体终端等场景,为我国多媒体产业的技术升级提供了技术支撑,具有重要的学术价值与产业化前景。
面向云媒体的降质图像复原研究
  • 批准号:
    61672378
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    63.0万元
  • 批准年份:
    2016
  • 负责人:
    岳焕景
  • 依托单位:
国内基金
海外基金