基于改进的二元闭环神经网络的LOGO图案重建方法技术

本发明专利技术公开基于改进的二元闭环神经网络的LOGO图案重建方法。本发明专利技术为解决LOGO图案作为一种必要元素在印刷与包装设计过程中由于不断复制传播造成的分辨率降低以及退化模型未知(可能的映射空间过多)的问题，而为了解决这一问题，本发明专利技术提出的方法将现存的一元映射网络(RCAN)改进为二元回归映射网络(BCLNN)，并将边缘检测的方法加入其中，使得模型能够对于LOGO图案进行更好的重建。

Logo pattern reconstruction method based on improved binary closed loop neural network

【技术实现步骤摘要】
基于改进的二元闭环神经网络的LOGO图案重建方法
本专利技术涉及平面单图像重建领域，具体涉及一种基于改进的二元闭环网络的LOGO图案超分辨率重建方法。
技术介绍
LOGO图案作为一种包装设计的必要素材在当今社会得到了广泛的应用。LOGO图案在为人们进行信息传播和产品推广的同时，由于在传播过程中的受到不可控因素的影响，其自身的质量水平会随之降低，进而影响到信息传播的完整性与美观度，特别随着印刷与包装设计技术的发展，LOGO图案经过不断的复制传播，其最初具有的分辨率与清晰度大幅降低，造成使用上的不便。对于部分具有较高价值的LOGO图案，由于分辨率与清晰程度的限制导致其无法再次使用，是非常可惜的，因此，在使用LOGO图案进行信息传播的同时，通过技术手段对LOGO图案进行重建，提升图案本身的分辨率与清晰度是及其必要的。
技术实现思路
本专利技术的目的是针对现有技术的不足，提供一种基于改进的二元闭环神经网络的LOGO图案超分辨率重建方法，旨在解决LOGO图案作为一种必要元素在印刷与包装设计过程中由于不断复制传播造成的分辨率降低以及退化本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.基于改进的二元闭环神经网络的LOGO图案重建方法，其特征在于包括以下步骤：/n步骤一、构建二元闭环神经网络的训练集/n获取若干分辨率为W×H的原始高分辨率LOGO图案，进行两次图像缩放变换，得到尺寸为W×H的低分辨率图像，去噪后作为训练集的输入项；对应去噪后原始高分辨率LOGO图案作为训练集的输出项；/n步骤二、构建二元闭环神经网络：/n2-1构建二元闭环神经网络的原始映射：/n原始映射依次由下采样层、卷积层、残差通道注意力模块、亚像素卷积重构层、转换色彩空间层、图像边缘计算层、图像感知损失计算层、图像边缘损失计算层构成；其中残差通道注意力块主要由池化层，上采样层，下采样层以及混合层构成；...

【技术特征摘要】
1.基于改进的二元闭环神经网络的LOGO图案重建方法，其特征在于包括以下步骤：
步骤一、构建二元闭环神经网络的训练集
获取若干分辨率为W×H的原始高分辨率LOGO图案，进行两次图像缩放变换，得到尺寸为W×H的低分辨率图像，去噪后作为训练集的输入项；对应去噪后原始高分辨率LOGO图案作为训练集的输出项；
步骤二、构建二元闭环神经网络：
2-1构建二元闭环神经网络的原始映射：
原始映射依次由下采样层、卷积层、残差通道注意力模块、亚像素卷积重构层、转换色彩空间层、图像边缘计算层、图像感知损失计算层、图像边缘损失计算层构成；其中残差通道注意力块主要由池化层，上采样层，下采样层以及混合层构成；
2-2构建二元闭环神经网络的回归映射：
回归映射依次由下采样层、卷积层、残差通道注意力模块、亚像素卷积重构层、图像感知损失计算层构成；
步骤三、利用训练集进行BCLNN模型的训练
步骤四、LOGO图案的复原及重建
4-1将待重建LOGO图像使用DATALOADER函数导入PYTHON环境中；
4-2加载已经训练好的对应的BCLNN模型，将上述待重建LOGO图像作为输入图像输入模型中，复原重建得到重建图像。


2.如权利要求1所述的方法，其特征在于步骤一具体如下：
步骤A、模型训练的数据收集：
1.1收集n(n>350)张高分辨率LOGO图案，高分辨率尺寸为W×H，图片均为纯色背景，并标记为A组；
1.2将1.1中收集的这些图片进行图像缩放变换，得到分辨率为1/3*W×1/3H的低分辨率图像,并标记为B组；其中图像缩放变换采用双三次插值方法，采用双三次内插基函数作为基函数，双三次插值计算按公式(1)进行：
f(i+u,j+v)＝ABC(1)
其中，A、B、C均为矩阵，形式如下：
A＝[s(v+1)s(v)s(1-v)s(2-v)](2)









(i,j):原图像的像素坐标，其中，i为横坐标值，j为纵坐标值，i、j均为非负整数；
f(i,j):原图像的像素灰度值；
(i+u,j+v):缩放变换后新图像的像素坐标；
f(i+u,j+v):缩放变换后新图像的像素灰度值；
u：沿横坐标方向，原图像像素坐标的横坐标i离新图像像素坐标(i+u,j+v)的距离；
v：沿纵坐标方向，原图像像素坐标的纵坐标j离新图像的像素坐标(i+u,j+v)的距离；
|x|：图像像素沿x方向离原点的距离；
s(x)：sin(π·x)/x的逼近多项式，为插值核；
步骤B.数据集的预处理，生成模型的训练集：
2.1将步骤1.2低分辨率图像进行二次图像缩放变换，得到尺寸为W×H的图像；其中图像缩放变换采用双三次插值方法，采用双三次内插基函数作为基函数，双三次插值计算按公式(1)进行：
2.2将步骤2.1二次缩放变换后B组图像作为训练集的输入集合，步骤1.1A组图像作为训练集的输出集合，输入集合与输出集合组成完整的训练集；
2.3将步骤2.2中得到的训练集中图像进行中值滤波处理，得到去噪图像，具体如下：
a)将图像的R,G,B三通道分离；
b)对每个通道中的每个像素，把其邻域中的像素按灰度级进行排序，选择该组的中间值作为这个像素的输出值，通常选择3×3窗口大小的邻域；
c)将计算中值后的三个通道整合，输出去噪后图像；
上述由matlab语言编写实现；
2.4将步骤2.3中得到的去噪后图像作为二元闭环神经网络的训练集。


3.如权利要求2所述的方法，其特征在于步骤二具体如下：
3.1构建二元闭环神经网络的原始映射：
3.1.1构建原始映射的第一层，对训练集中图像进行下采样，该操作按公式(6)进行：



公式(6)中，
Y:下采样后的图像；
F1：下采样函数；
Xi：输入图像
i：当前图像的序号；
k：图像的总数量；
S：下采样的倍数；
3.1.2构建原始映射的第二层，将步骤3.1.1下采样后的图像进行公式(7)卷积操作，然后用公式(8)激活函数激活，提取图像的特征；
F2(Y)＝MAX(0,w2*F1(Y)+B2)(7)
公式(7)中，
F2：卷积操作的处理函数；
Y：步骤3.1.1下采样后的图像；
w2：大小为n1*f2*f2*n2的滤波器，其中f2是滤波器的空间大小，n1、n2是滤波器的数量；
B2：n2维向量；



公式(8)中，
P：激活处理后的图像特征；
yi,j：卷积操作后图像在(i，j)这一点的像素值；
ai.j：(1，+∞)区间内的固定参数；
3.1.3构建原始映射的第三层：
将3.1.2处理后图像特征按通道赋予不同的权值，该过程通过残差通道注意力块实现；残差通道注意力块主要由池化层，上采样层，下采样层以及混合层构成，分别按照公式(9)-(12)进行；



公式(9)中，
P1:池化层处理后的图像特征；
HGP：池化层函数；
P(i,j)：3.1.2处理后图像；
H：3.1.2处理后图像的横坐标总像素值；
W：3.1.2处理后图像的纵坐标总像素值；



公式(10)中，
P2：上采样处理后的图像特征；
UP：上采样函数；
P1：池化层处理后图像特征；
W：尺寸为1...

【专利技术属性】
技术研发人员：雒鹏程，胡更生，
申请(专利权)人：杭州电子科技大学，
类型：发明
国别省市：浙江;33