基于局部和全局特征提取优化的人脸图像修复
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贵州省高等学校大数据分析与智能计算重点实验室 (黔教技[2023]012 号); 贵州民族大学校级科研项目 (GZMUZK [2021] YB23, GZMUZK [2023] QN10)


Face Image Restoration Based on Local and Global Feature Extraction Optimization
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    摘要:

    针对现有算法无法有效整合局部细节和全局结构的问题, 提出一种融合注意力机制优化局部和全局特征的三阶段人脸图像修复算法. 第1阶段引入位置注意力(position attention module, PAM)和聚焦线性注意力机制(focused linear attention, FLA)以增强图像局部纹理细节和全局上下文特征的提取. 在第2阶段优化中, 为了提升局部细节的修复效果, 引入卷积注意力模块(convolutional block attention module, CBAM), 并结合跳跃连接机制. 该设计通过通道和空间维度的差异化权重分配强化特征关注, 同时利用下采样过程中的细节保留策略, 有效实现局部区域的精细化重建. 最后, 引入第3阶段整合特征, 使修复图像更具有鲁棒性. 实验结果表明, 该方法在CelebA-HQ数据集上PSNR和SSIM平均提高了0.1214 dB和0.0022, LPIPS平均下降了0.00065, 显著提高了修复图像质量和视角效果.

    Abstract:

    To address the problem that existing algorithms cannot effectively integrate local details and global structures, this study proposes a three-stage face image restoration algorithm that incorporates attention mechanisms to optimize local and global features. In the first stage, the position attention module (PAM) and focused linear attention (FLA) are introduced to enhance the extraction of local texture details and global contextual features of the image. In the second stage of optimization, the convolutional block attention module (CBAM) is incorporated with skip connections. The design strengthens feature focus through the differentiated weight assignment in both channel and spatial dimensions, while effectively achieving refined reconstruction of local regions by utilizing the detail-preservation strategy during the downsampling process. Finally, the third stage of integrating features is introduced to make the restored image more robust. The experimental results show that the proposed method achieves average improvements of 0.1214 dB in PSNR and 0.0022 in SSIM, along with an average reduction of 0.00065 in LPIPS on the CelebA-HQ dataset, significantly enhancing both the restoration quality and visual perception of images.

    参考文献
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引用本文

柏武贰,张乾.基于局部和全局特征提取优化的人脸图像修复.计算机系统应用,,():1-10

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  • 收稿日期:2024-12-25
  • 最后修改日期:2025-02-12
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  • 在线发布日期: 2025-06-20
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