0 引言

    在采集自然界圖片的時(shí)候經(jīng)常會(huì)遇見散射造成的圖像損失，對(duì)于散射有很多情況，比如：當(dāng)光線經(jīng)過(guò)細(xì)小不規(guī)則分布的顆粒組成的介質(zhì)的時(shí)候，光子與細(xì)小顆粒發(fā)生碰撞，造成行進(jìn)的線路發(fā)生改變，產(chǎn)生散射，最后到達(dá)傳感器平面的時(shí)候不同線路延時(shí)的光子疊加，會(huì)造成圖像模糊，造成對(duì)比度與清晰度下降的現(xiàn)象；光照射在粗糙的物體表面，發(fā)生了漫反射，反射的圖像會(huì)有類似散斑的現(xiàn)象，這樣的衰減圖片對(duì)于自動(dòng)駕駛、計(jì)算機(jī)視覺、醫(yī)學(xué)成像都有非常不利的影響^[1]。為了恢復(fù)圖像，POPOFF S M等利用測(cè)定傳輸矩陣解卷^[2]和生成共軛波前補(bǔ)償，但是測(cè)量傳輸矩陣需要費(fèi)時(shí)的測(cè)量，硬件相對(duì)復(fù)雜，使用環(huán)境相對(duì)單一，而且只能在照明光具有一定相干性的前提下進(jìn)行^[3]。為此，特提出一種使用深度學(xué)習(xí)的方法，通過(guò)學(xué)習(xí)大量散射圖與無(wú)散射圖對(duì)比，讓網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)到散射圖和無(wú)散射圖之間的映射關(guān)系，避免了費(fèi)時(shí)的傳輸矩陣測(cè)量。并且這樣的方法不需要對(duì)于樣本進(jìn)行染色或者標(biāo)記，不會(huì)對(duì)樣本產(chǎn)生破壞^[4]。為此，將傳統(tǒng)的雙層卷積結(jié)構(gòu)進(jìn)行改進(jìn)，采用了dense結(jié)構(gòu)的Unet網(wǎng)絡(luò)，不管是在去散射的指標(biāo)效果還是視覺效果上都有比較大的提升。因?yàn)樯疃葘W(xué)習(xí)需要大量的訓(xùn)練數(shù)據(jù)，訓(xùn)練數(shù)據(jù)的好壞對(duì)于學(xué)習(xí)結(jié)果起到至關(guān)重要的作用，還提出了一套通過(guò)拍攝屏幕的方法來(lái)搜集數(shù)據(jù)集的方法，主要?jiǎng)?chuàng)新有如下幾點(diǎn)。

    (1)提出了一套相機(jī)拍攝屏幕創(chuàng)建深度學(xué)習(xí)訓(xùn)練數(shù)據(jù)的流程，包含屏幕相機(jī)校準(zhǔn)和圖像匹配的方法，此方法也可以廣泛用于其他圖像處理和圖像恢復(fù)的任務(wù)。

    (2)提出了一種基于深度學(xué)習(xí)的端對(duì)端去散射網(wǎng)絡(luò)，相比于傳統(tǒng)測(cè)定傳輸矩陣的方法更加省時(shí)省力，且對(duì)于成像的樣本沒(méi)有損害，不需要染色或者其他標(biāo)記。

    (3)使用環(huán)境相對(duì)廣泛，采集裝置相對(duì)簡(jiǎn)單，僅僅使用普通手機(jī)就可以進(jìn)行采集，且對(duì)于照明光源沒(méi)有太多要求。

    (4)改進(jìn)了像素到像素圖像恢復(fù)雙層卷積的Unet結(jié)構(gòu)，采用了dense的連接結(jié)構(gòu)，使網(wǎng)絡(luò)具有更好的恢復(fù)圖像性能。

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作者信息:

漆建軍

(廣東外語(yǔ)外貿(mào)大學(xué) 信息科學(xué)技術(shù)學(xué)院，廣東 廣州510006)