基于学习的方法有效地促进了图像压缩社区。同时，基于变异的自动编码器（VAE）的可变速率方法最近引起了很多关注，以避免使用一组不同的网络来用于各种压缩率。尽管已经取得了显着的性能，但一旦执行了多个压缩/减压操作，这些方法将很容易损坏，从而导致图像质量将被大幅下降并且会出现强大的伪像。因此，我们试图解决高保真的细度可变速率图像压缩的问题，并提出可逆激活变换（IAT）模块。我们以单个速率可逆神经网络（INN）模型（Qlevel）以数学可逆的方式实施IAT，并将质量级别（QLevel）送入IAT，以产生缩放和偏置张量。 IAT和QLEVEL一起为图像压缩模型提供了罚款可变速率控制的能力，同时更好地保持图像保真度。广泛的实验表明，配备了我们IAT模块的单率图像压缩模型具有实现可变速率控制而无需任何妥协的能力。并且我们的IAT包裹模型通过最新的基于学习的图像压缩方法获得了可比的利率延伸性能。此外，我们的方法的表现优于最新的可变速率图像压缩方法，尤其是在多次重新编码之后。

随着深度学习技术的发展，深度学习与图像压缩的结合引起了很多关注。最近，学到的图像压缩方法在速率绩效方面超出了其经典对应物。但是，连续的速率适应仍然是一个悬而未决的问题。一些学到的图像压缩方法将多个网络用于多个速率，而另一些则使用一个模型，而牺牲了计算复杂性的增加和性能降解。在本文中，我们提出了一个不断的可调节率的学术图像压缩框架，不对称获得了变异自动编码器（AG-VAE）。 AG-VAE利用一对增益单元在一个单个模型中实现离散率适应，并具有可忽略的附加计算。然后，通过使用指数插值，可以在不损害性能的情况下实现连续速率适应。此外，我们提出了不对称的高斯熵模型，以进行更准确的熵估计。详尽的实验表明，与经典图像编解码器相比，我们的方法通过SOTA学习的图像压缩方法获得了可比的定量性能，并且定性性能更好。在消融研究中，我们证实了增益单元和不对称高斯熵模型的有用性和优势。

上下文自适应熵模型的应用显着提高了速率 - 渗透率（R-D）的性能，在该表现中，超级培训和自回归模型被共同利用来有效捕获潜在表示的空间冗余。但是，潜在表示仍然包含一些空间相关性。此外，这些基于上下文自适应熵模型的方法在解码过程中无法通过并行计算设备，例如FPGA或GPU。为了减轻这些局限性，我们提出了一个学识渊博的多分辨率图像压缩框架，该框架利用了最近开发的八度卷积，以将潜在表示形式分配到高分辨率（HR）和低分辨率（LR）部分，类似于小波变换，这进一步改善了R-D性能。为了加快解码的速度，我们的方案不使用上下文自适应熵模型。取而代之的是，我们利用一个额外的超层，包括超级编码器和超级解码器，以进一步删除潜在表示的空间冗余。此外，将跨分辨率参数估计（CRPE）引入提出的框架中，以增强信息流并进一步改善速率延伸性能。提出了对总损耗函数提出的其他信息损失，以调整LR部分对最终位流的贡献。实验结果表明，与最先进的学术图像压缩方法相比，我们的方法分别将解码时间减少了约73.35％和93.44％，R-D性能仍然优于H.266/VVC（4：4：：4：： 2：0）以及对PSNR和MS-SSIM指标的一些基于学习的方法。

In recent years, neural image compression (NIC) algorithms have shown powerful coding performance. However, most of them are not adaptive to the image content. Although several content adaptive methods have been proposed by updating the encoder-side components, the adaptability of both latents and the decoder is not well exploited. In this work, we propose a new NIC framework that improves the content adaptability on both latents and the decoder. Specifically, to remove redundancy in the latents, our content adaptive channel dropping (CACD) method automatically selects the optimal quality levels for the latents spatially and drops the redundant channels. Additionally, we propose the content adaptive feature transformation (CAFT) method to improve decoder-side content adaptability by extracting the characteristic information of the image content, which is then used to transform the features in the decoder side. Experimental results demonstrate that our proposed methods with the encoder-side updating algorithm achieve the state-of-the-art performance.

Image compression is a fundamental research field and many well-known compression standards have been developed for many decades. Recently, learned compression methods exhibit a fast development trend with promising results. However, there is still a performance gap between learned compression algorithms and reigning compression standards, especially in terms of widely used PSNR metric. In this paper, we explore the remaining redundancy of recent learned compression algorithms. We have found accurate entropy models for rate estimation largely affect the optimization of network parameters and thus affect the rate-distortion performance. Therefore, in this paper, we propose to use discretized Gaussian Mixture Likelihoods to parameterize the distributions of latent codes, which can achieve a more accurate and flexible entropy model. Besides, we take advantage of recent attention modules and incorporate them into network architecture to enhance the performance. Experimental results demonstrate our proposed method achieves a state-of-the-art performance compared to existing learned compression methods on both Kodak and high-resolution datasets. To our knowledge our approach is the first work to achieve comparable performance with latest compression standard Versatile Video Coding (VVC) regarding PSNR. More importantly, our approach generates more visually pleasant results when optimized by MS-SSIM. The project page is at https://github.com/ZhengxueCheng/ Learned-Image-Compression-with-GMM-and-Attention.

在本文中，我们提出了一类新的高效的深源通道编码方法，可以在非线性变换下的源分布下，可以在名称非线性变换源通道编码（NTSCC）下收集。在所考虑的模型中，发射器首先了解非线性分析变换以将源数据映射到潜伏空间中，然后通过深关节源通道编码将潜在的表示发送到接收器。我们的模型在有效提取源语义特征并提供源通道编码的侧面信息之前，我们的模型包括强度。与现有的传统深度联合源通道编码方法不同，所提出的NTSCC基本上学习源潜像和熵模型，作为先前的潜在表示。因此，开发了新的自适应速率传输和高辅助辅助编解码器改进机制以升级深关节源通道编码。整个系统设计被制定为优化问题，其目标是最小化建立感知质量指标下的端到端传输率失真性能。在简单的示例源和测试图像源上，我们发现所提出的NTSCC传输方法通常优于使用标准的深关节源通道编码和基于经典分离的数字传输的模拟传输。值得注意的是，由于其剧烈的内容感知能力，所提出的NTSCC方法可能会支持未来的语义通信。

最近，基于深度学习的图像压缩已取得了显着的进步，并且在主观度量和更具挑战性的客观指标中，与最新的传统方法H.266/vvc相比，取得了更好的评分（R-D）性能。但是，一个主要问题是，许多领先的学识渊博的方案无法保持绩效和复杂性之间的良好权衡。在本文中，我们提出了一个效率和有效的图像编码框架，该框架的复杂性比最高的状态具有相似的R-D性能。首先，我们开发了改进的多尺度残差块（MSRB），该块可以扩展容纳长石，并且更容易获得全球信息。它可以进一步捕获和减少潜在表示的空间相关性。其次，引入了更高级的重要性图网络，以自适应地分配位置到图像的不同区域。第三，我们应用2D定量后flter（PQF）来减少视频编码中样本自适应偏移量（SAO）flter的动机。此外，我们认为编码器和解码器的复杂性对图像压缩性能有不同的影响。基于这一观察结果，我们设计了一个不对称范式，其中编码器采用三个阶段的MSRB来提高学习能力，而解码器只需要一个srb的一个阶段就可以产生令人满意的重建，从而在不牺牲性能的情况下降低了解码的复杂性。实验结果表明，与最先进的方法相比，所提出方法的编码和解码时间速度约为17倍，而R-D性能仅在Kodak和Tecnick数据集中降低了1％，而R-D性能仅少于1％。它仍然比H.266/VVC（4：4：4）和其他基于学习的方法更好。我们的源代码可在https://github.com/fengyurenpingsheng上公开获得。

最近的工作表明，变异自动编码器（VAE）与速率失真理论之间有着密切的理论联系。由此激发，我们从生成建模的角度考虑了有损图像压缩的问题。从最初是为数据（图像）分布建模设计的Resnet VAE开始，我们使用量化意识的后验和先验重新设计其潜在变量模型，从而实现易于量化和熵编码的图像压缩。除了改进的神经网络块外，我们还提出了一类强大而有效的有损图像编码器类别，超过了自然图像（有损）压缩的先前方法。我们的模型以粗略的方式压缩图像，并支持并行编码和解码，从而在GPU上快速执行。

可扩展的编码，可以适应通道带宽变化，在当今复杂的网络环境中表现良好。然而，现有的可扩展压缩方法面临两个挑战：降低压缩性能和可扩展性不足。在本文中，我们提出了第一所学习的细粒度可扩展图像压缩模型（DeepFGS）来克服上述两个缺点。具体地，我们介绍一个特征分离骨干，将图像信息划分为基本和可伸缩的功能，然后通过信息重新排列策略通过通道重新分配特征通道。以这种方式，我们可以通过一次通过编码来生成连续可扩展的比特流。此外，我们重复使用解码器以降低DeepFGS的参数和计算复杂性。实验表明，我们的DeePFGS优于PSNR和MS-SSIM度量中的所有基于学习的可伸缩图像压缩模型和传统可伸缩图像编解码器。据我们所知，我们的DeePFGS是对学习的细粒度可扩展编码的首次探索，与基于学习的方法相比，实现了最优质的可扩展性。

学习的视频压缩最近成为开发高级视频压缩技术的重要研究主题，其中运动补偿被认为是最具挑战性的问题之一。在本文中，我们通过异质变形补偿策略（HDCVC）提出了一个学识渊博的视频压缩框架，以解决由单尺度可变形的特征域中单尺可变形核引起的不稳定压缩性能的问题。更具体地说，所提出的算法提取物从两个相邻框架中提取的算法提取物特征来估算估计内容自适应的异质变形（Hetdeform）内核偏移量，而不是利用光流或单尺内核变形对齐。然后，我们将参考特征转换为HetDeform卷积以完成运动补偿。此外，我们设计了一个空间 - 邻化的分裂归一化（SNCDN），以实现更有效的数据高斯化结合了广义分裂的归一化。此外，我们提出了一个多框架增强的重建模块，用于利用上下文和时间信息以提高质量。实验结果表明，HDCVC比最近最新学习的视频压缩方法取得了优越的性能。

由于智能手机摄像机中配备了相对较小的传感器，通常在当今捕获的图像中通常存在高噪声，在这种情况下，噪声带来了有损图像压缩算法的额外挑战。如果没有能力分辨图像细节和噪声之间的差异，一般图像压缩方法分配了其他位，以在压缩过程中明确存储不需要的图像噪声，并在减压期间恢复不愉快的嘈杂图像。基于观察结果，我们优化图像压缩算法是噪声吸引的，因为关节降解和压缩以解决位不当分配问题。关键是要通过消除压缩过程中的不希望的噪声来将原始噪声图像转换为无噪声的位，以后将其作为干净的图像解压缩。具体而言，我们提出了一种新型的两分支，重量分担的架构，并具有插件功能Denoisers，以允许在几乎没有计算成本的情况下简单有效地实现目标。实验结果表明，我们的方法对合成数据集和现实数据集的现有基线方法有了显着改进。我们的源代码可从https://github.com/felixcheng97/denoisecompression获得。

我们使用氚（DPICT）算法提出了深度渐进的图像压缩，该算法是支持细粒度可扩展性（FGS）的第一学习的编解码器。首先，我们使用分析网络将图像转换为潜在的张量。然后，我们代表三元数字中的潜在张量（氚），并通过氚平面将其以减少的意义顺序编码为压缩比特流慢平面。此外，在每个氚平面内，我们根据其速率失真优先级对速度进行排序，并首先传输更重要的信息。由于压缩网络对使用更少的氚平面的情况较少优化，因此我们开发了用于以低速率精炼重建图像的后处理网络。实验结果表明，DPICT显着优于传统的渐进式编解码器，同时实现FGS传输。

在近期深度图像压缩神经网络中，熵模型在估计深度图像编码的先前分配时起着重要作用。现有方法将HydupRior与熵估计功能中的本地上下文组合。由于没有全球愿景，这大大限制了他们的表现。在这项工作中，我们提出了一种新的全局参考模型，用于图像压缩，以有效地利用本地和全局上下文信息，导致增强的压缩率。所提出的方法扫描解码的潜伏，然后找到最相关的潜伏，以帮助分布估计当前潜伏。这项工作的副产品是一种平均转换GDN模块的创新，进一步提高了性能。实验结果表明，所提出的模型优于行业中大多数最先进方法的速率变形性能。

对于神经视频编解码器，设计有效的熵模型至关重要但又具有挑战性，该模型可以准确预测量化潜在表示的概率分布。但是，大多数现有的视频编解码器直接使用图像编解码器的现成的熵模型来编码残差或运动，并且不会完全利用视频中的时空特性。为此，本文提出了一个强大的熵模型，该模型有效地捕获了空间和时间依赖性。特别是，我们介绍了潜在的先验，这些先验利用了潜在表示之间的相关性来挤压时间冗余。同时，提出了双重空间先验，以平行友好的方式降低空间冗余。此外，我们的熵模型也是通用的。除了估计概率分布外，我们的熵模型还在空间通道上生成量化步骤。这种内容自适应的量化机制不仅有助于我们的编解码器在单个模型中实现平滑的速率调整，而且还通过动态位分配来改善最终速率延伸性能。实验结果表明，与H.266（VTM）相比，使用最高的压缩率配置，我们的神经编解码器在提出的熵模型中，我们的神经编解码器可以在UVG数据集上节省18.2％的比特率。它在神经视频编解码器的开发中是一个新的里程碑。这些代码在https://github.com/microsoft/dcvc上。

We describe an end-to-end trainable model for image compression based on variational autoencoders. The model incorporates a hyperprior to effectively capture spatial dependencies in the latent representation. This hyperprior relates to side information, a concept universal to virtually all modern image codecs, but largely unexplored in image compression using artificial neural networks (ANNs). Unlike existing autoencoder compression methods, our model trains a complex prior jointly with the underlying autoencoder. We demonstrate that this model leads to state-of-the-art image compression when measuring visual quality using the popular MS-SSIM index, and yields rate-distortion performance surpassing published ANN-based methods when evaluated using a more traditional metric based on squared error (PSNR). Furthermore, we provide a qualitative comparison of models trained for different distortion metrics.

Recent models for learned image compression are based on autoencoders, learning approximately invertible mappings from pixels to a quantized latent representation. These are combined with an entropy model, a prior on the latent representation that can be used with standard arithmetic coding algorithms to yield a compressed bitstream. Recently, hierarchical entropy models have been introduced as a way to exploit more structure in the latents than simple fully factorized priors, improving compression performance while maintaining end-to-end optimization. Inspired by the success of autoregressive priors in probabilistic generative models, we examine autoregressive, hierarchical, as well as combined priors as alternatives, weighing their costs and benefits in the context of image compression. While it is well known that autoregressive models come with a significant computational penalty, we find that in terms of compression performance, autoregressive and hierarchical priors are complementary and, together, exploit the probabilistic structure in the latents better than all previous learned models. The combined model yields state-of-the-art rate-distortion performance, providing a 15.8% average reduction in file size over the previous state-of-the-art method based on deep learning, which corresponds to a 59.8% size reduction over JPEG, more than 35% reduction compared to WebP and JPEG2000, and bitstreams 8.4% smaller than BPG, the current state-of-the-art image codec. To the best of our knowledge, our model is the first learning-based method to outperform BPG on both PSNR and MS-SSIM distortion metrics.32nd Conference on Neural Information Processing Systems (NIPS 2018),

学习的图像压缩技术近年来取得了相当大的发展。在本文中，我们发现性能瓶颈位于使用单个高度解码器，在这种情况下，三元高斯模型折叠到二进制文件。为了解决这个问题，我们建议使用三个高度解码器来分离混合参数的解码过程，以分散的高斯混合似然性，实现更准确的参数估计。实验结果表明，与最先进的方法相比，MS-SSSIM优化的所提出的方法实现了3.36％的BD速率。所提出的方法对编码时间和拖鞋的贡献可以忽略不计。

Most semantic communication systems leverage deep learning models to provide end-to-end transmission performance surpassing the established source and channel coding approaches. While, so far, research has mainly focused on architecture and model improvements, but such a model trained over a full dataset and ergodic channel responses is unlikely to be optimal for every test instance. Due to limitations on the model capacity and imperfect optimization and generalization, such learned models will be suboptimal especially when the testing data distribution or channel response is different from that in the training phase, as is likely to be the case in practice. To tackle this, in this paper, we propose a novel semantic communication paradigm by leveraging the deep learning model's overfitting property. Our model can for instance be updated after deployment, which can further lead to substantial gains in terms of the transmission rate-distortion (RD) performance. This new system is named adaptive semantic communication (ASC). In our ASC system, the ingredients of wireless transmitted stream include both the semantic representations of source data and the adapted decoder model parameters. Specifically, we take the overfitting concept to the extreme, proposing a series of ingenious methods to adapt the semantic codec or representations to an individual data or channel state instance. The whole ASC system design is formulated as an optimization problem whose goal is to minimize the loss function that is a tripartite tradeoff among the data rate, model rate, and distortion terms. The experiments (including user study) verify the effectiveness and efficiency of our ASC system. Notably, the substantial gain of our overfitted coding paradigm can catalyze semantic communication upgrading to a new era.

当涉及数码相机中的图像压缩时，传统上是在压缩之前执行的。但是，在某些应用中，可能需要进行图像噪声来证明图像的可信度，例如法院证据和图像取证。这意味着除干净的图像本身外，还需要编码噪声本身。在本文中，我们提出了一个基于学习的图像压缩框架，在该框架中共同执行图像denoising和压缩。图像编解码器的潜在空间以可扩展的方式组织，以便可以从潜在空间的子集（基础层）中解码清洁图像，而嘈杂的图像则以较高的速率从完整的潜在空间解码。使用潜在空间的子集作为剥落图像，可以以较低的速率进行deno。除了提供嘈杂的输入图像的可扩展表示外，用压缩共同执行deno，这是直观的意义，因为噪声很难压缩；因此，可压缩性是可能有助于区分信号的标准之一。将提出的编解码器与已建立的压缩和降解基准进行了比较，并且与最先进的编解码器和最先进的Denoiser的级联组合相比，实验显示了大量的比特率节省。

熵建模是高性能图像压缩算法的关键组件。自回旋上下文建模的最新发展有助于基于学习的方法超越了经典的方法。但是，由于潜在空间中的空间通道依赖性以及上下文适应性的次优实现，这些模型的性能可以进一步提高。受到变压器的自适应特性的启发，我们提出了一个基于变压器的上下文模型，名为ContextFormer，该模型将事实上的标准注意机制推广到时空通道的注意力。我们用上下文形式替换了现代压缩框架的上下文模型，并在广泛使用的柯达，Clic2020和Tecnick Image数据集上进行测试。我们的实验结果表明，与标准多功能视频编码（VVC）测试模型（VTM）16.2相比，提出的模型可节省多达11％的利率，并且在PSNR和MS-SSIM方面优于各种基于学习的模型。