结合多尺度边缘增强和轻量化Transformer的图像超分辨率重建网络
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陕西省科技厅区域创新能力指导计划(20122qfy01-14); 咸阳市科技计划重点研发项目(2021ZDYF-NY-0019)


Image Super-resolution Reconstruction Network Combining Multi-scale Edge Enhancement and Lightweight Transformer
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    摘要:

    现有超分辨率网络(super-resolution, SR)通过简单堆叠多分支结构来捕捉多尺度特征, 导致网络推理速度缓慢, 且无法有效建模全局像素关联. 部分研究引入Transformer的自注意力机制来提升重建质量, 却导致计算复杂度大幅上升. 针对这些问题, 本文提出了一种结合多尺度边缘增强和轻量化Transformer的SR网络 (ECTL-SR). 具体而言, 提出一种轻量边缘导向卷积块有效捕捉并融合不同感受野下边缘细粒度特征, 同时引入结构重参数化技术来减少多分支冗余计算和内存开销. 此外, 将轻量型位置感知环形卷积嵌入改进的Transformer架构中来增强网络捕捉图像长距离依赖能力, 在低成本下实现感受野高效扩展. 实验结果表明, 该网络在性能与效率之间取得了良好平衡, 并在 Urban100等多个基准数据集上优于现有SR方法, 展现出更优的重建效果.

    Abstract:

    Existing super-resolution (SR) networks typically capture multi-scale features by stacking multi-branch structures, leading to slow inference and limited modeling of global pixel dependencies. Some studies introduce Transformer-based self-attention to enhance reconstruction quality but at the cost of increased complexity. To address these challenges, this study proposes a novel SR network that combines multi-scale edge enhancement with a lightweight Transformer (ECTL-SR). A lightweight edge-guided convolutional block effectively captures and fuses fine-grained edge features under different receptive fields, while structural re-parameterization reduces redundant computation and memory overhead. A lightweight position-aware circular convolution is embedded into a modified Transformer to boost the network’s ability to model long-range dependencies and efficiently expand the receptive field at low cost. Experiments show that the proposed network achieves a good balance between performance and efficiency, outperforming existing SR methods on benchmark datasets such as Urban100 with superior reconstruction results.

    参考文献
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    引证文献
引用本文

王文佩,赵宇峰,徐飞,赵莎莎.结合多尺度边缘增强和轻量化Transformer的图像超分辨率重建网络.计算机系统应用,2026,35(1):117-128

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  • 收稿日期:2025-06-12
  • 最后修改日期:2025-07-03
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  • 在线发布日期: 2025-12-01
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