基于知识蒸馏与三维先验引导的低光照人脸图像增强算法
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湖北省自然科学基金(2023AFB615)


Low-light Face Image Enhancement Algorithm Based on Knowledge Distillation and 3D Prior Guidance
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    摘要:

    针对低光照人脸图像增强中真实配对数据不足和面部特征相关性较弱的问题, 提出了一种基于知识蒸馏与三维先验引导的半监督低光照图像增强算法. 首先, 构建了基于扩散模型的三维先验提取网络, 在三平面特征空间中扩散生成高质量的三维人脸先验, 为后续增强提供稳定的结构约束与细节参考. 随后, 设计了基于知识蒸馏的半监督图像增强网络, 联合使用配对与未配对数据, 实现低光照人脸增强. 其中, 提出的三维先验融合模块提升了模型对人脸空间结构的感知能力, 从而生成结构自然、细节逼真的增强结果. 同时, 无监督知识蒸馏策略结合网络内与网络间一致性, 有效提升模型的泛化性能. 实验结果表明, 该方法在合成和真实低光照人脸数据集上均取得了优异表现, 能够显著增强图像亮度与视觉真实感.

    Abstract:

    To address the scarcity of paired data and weak facial feature correlations in low-light face image enhancement, this study proposes a semi-supervised algorithm guided by knowledge distillation and 3D priors. First, a 3D prior extraction network based on a diffusion model is constructed to generate high-quality 3D facial priors in a tri-plane feature space, providing stable structural constraints and detailed guidance for subsequent enhancement. Then, a semi-supervised image enhancement network based on knowledge distillation is designed to jointly leverage paired and unpaired data for low-light face enhancement. The proposed 3D prior feature fusion module enhances the model’s perception of facial spatial structures, thus generating enhanced results with more natural geometry and realistic details. Meanwhile, the unsupervised knowledge distillation strategy combines intra-network and inter-network consistency, effectively enhancing the model’s generalization capability. Experimental results show that the proposed method achieves excellent performance on both synthetic and real low-light face datasets. It significantly improves image brightness and visual realism.

    参考文献
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    引证文献
引用本文

程亮,张玲.基于知识蒸馏与三维先验引导的低光照人脸图像增强算法.计算机系统应用,,():1-12

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  • 收稿日期:2025-09-29
  • 最后修改日期:2025-10-28
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  • 在线发布日期: 2026-03-09
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