End-to-end generative methods are considered a more promising solution for image restoration in physics-based vision compared with the traditional deconstructive methods based on handcrafted composition models. However, existing generative methods still have plenty of room for improvement in quantitative performance. More crucially, these methods are considered black boxes due to weak interpretability and there is rarely a theory trying to explain their mechanism and learning process. In this study, we try to re-interpret these generative methods for image restoration tasks using information theory. Different from conventional understanding, we analyzed the information flow of these methods and identified three sources of information (extracted high-level information, retained low-level information, and external information that is absent from the source inputs) are involved and optimized respectively in generating the restoration results. We further derived their learning behaviors, optimization objectives, and the corresponding information boundaries by extending the information bottleneck principle. Based on this theoretic framework, we found that many existing generative methods tend to be direct applications of the general models designed for conventional generation tasks, which may suffer from problems including over-invested abstraction processes, inherent details loss, and vanishing gradients or imbalance in training. We analyzed these issues with both intuitive and theoretical explanations and proved them with empirical evidence respectively. Ultimately, we proposed general solutions or ideas to address the above issue and validated these approaches with performance boosts on six datasets of three different image restoration tasks.

With the development of convolutional neural networks, hundreds of deep learning based dehazing methods have been proposed. In this paper, we provide a comprehensive survey on supervised, semi-supervised, and unsupervised single image dehazing. We first discuss the physical model, datasets, network modules, loss functions, and evaluation metrics that are commonly used. Then, the main contributions of various dehazing algorithms are categorized and summarized. Further, quantitative and qualitative experiments of various baseline methods are carried out. Finally, the unsolved issues and challenges that can inspire the future research are pointed out. A collection of useful dehazing materials is available at \url{https://github.com/Xiaofeng-life/AwesomeDehazing}.

随着深度学习（DL）的出现，超分辨率（SR）也已成为一个蓬勃发展的研究领域。然而，尽管结果有希望，但该领域仍然面临需要进一步研究的挑战，例如，允许灵活地采样，更有效的损失功能和更好的评估指标。我们根据最近的进步来回顾SR的域，并检查最新模型，例如扩散（DDPM）和基于变压器的SR模型。我们对SR中使用的当代策略进行了批判性讨论，并确定了有前途但未开发的研究方向。我们通过纳入该领域的最新发展，例如不确定性驱动的损失，小波网络，神经体系结构搜索，新颖的归一化方法和最新评估技术来补充先前的调查。我们还为整章中的模型和方法提供了几种可视化，以促进对该领域趋势的全球理解。最终，这篇综述旨在帮助研究人员推动DL应用于SR的界限。

Face Restoration (FR) aims to restore High-Quality (HQ) faces from Low-Quality (LQ) input images, which is a domain-specific image restoration problem in the low-level computer vision area. The early face restoration methods mainly use statistic priors and degradation models, which are difficult to meet the requirements of real-world applications in practice. In recent years, face restoration has witnessed great progress after stepping into the deep learning era. However, there are few works to study deep learning-based face restoration methods systematically. Thus, this paper comprehensively surveys recent advances in deep learning techniques for face restoration. Specifically, we first summarize different problem formulations and analyze the characteristic of the face image. Second, we discuss the challenges of face restoration. Concerning these challenges, we present a comprehensive review of existing FR methods, including prior based methods and deep learning-based methods. Then, we explore developed techniques in the task of FR covering network architectures, loss functions, and benchmark datasets. We also conduct a systematic benchmark evaluation on representative methods. Finally, we discuss future directions, including network designs, metrics, benchmark datasets, applications,etc. We also provide an open-source repository for all the discussed methods, which is available at https://github.com/TaoWangzj/Awesome-Face-Restoration.

图像超分辨率（SR）是重要的图像处理方法之一，可改善计算机视野领域的图像分辨率。在过去的二十年中，在超级分辨率领域取得了重大进展，尤其是通过使用深度学习方法。这项调查是为了在深度学习的角度进行详细的调查，对单像超分辨率的最新进展进行详细的调查，同时还将告知图像超分辨率的初始经典方法。该调查将图像SR方法分类为四个类别，即经典方法，基于学习的方法，无监督学习的方法和特定领域的SR方法。我们还介绍了SR的问题，以提供有关图像质量指标，可用参考数据集和SR挑战的直觉。使用参考数据集评估基于深度学习的方法。一些审查的最先进的图像SR方法包括增强的深SR网络（EDSR），周期循环gan（Cincgan），多尺度残留网络（MSRN），Meta残留密度网络（META-RDN） ，反复反射网络（RBPN），二阶注意网络（SAN），SR反馈网络（SRFBN）和基于小波的残留注意网络（WRAN）。最后，这项调查以研究人员将解决SR的未来方向和趋势和开放问题的未来方向和趋势。

超级分辨率（SR）是低级视觉区域的基本和代表任务。通常认为，从SR网络中提取的特征没有特定的语义信息，并且网络只能从输入到输出中学习复杂的非线性映射。我们可以在SR网络中找到任何“语义”吗？在本文中，我们为此问题提供了肯定的答案。通过分析具有维度降低和可视化的特征表示，我们成功地发现了SR网络中的深度语义表示，\ Texit {i.}，深度劣化表示（DDR），其与图像劣化类型和度数相关。我们还揭示了分类和SR网络之间的表示语义的差异。通过广泛的实验和分析，我们得出一系列观测和结论，对未来的工作具有重要意义，例如解释低级CNN网络的内在机制以及开发盲人SR的新评估方法。

本文提出了图像恢复的新变异推理框架和一个卷积神经网络（CNN）结构，该结构可以解决所提出的框架所描述的恢复问题。较早的基于CNN的图像恢复方法主要集中在网络体系结构设计或培训策略上，具有非盲方案，其中已知或假定降解模型。为了更接近现实世界的应用程序，CNN还接受了整个数据集的盲目培训，包括各种降解。然而，给定有多样化的图像的高质量图像的条件分布太复杂了，无法通过单个CNN学习。因此，也有一些方法可以提供其他先验信息来培训CNN。与以前的方法不同，我们更多地专注于基于贝叶斯观点以及如何重新重新重构目标的恢复目标。具体而言，我们的方法放松了原始的后推理问题，以更好地管理子问题，因此表现得像分裂和互动方案。结果，与以前的框架相比，提出的框架提高了几个恢复问题的性能。具体而言，我们的方法在高斯denoising，现实世界中的降噪，盲图超级分辨率和JPEG压缩伪像减少方面提供了最先进的性能。

高动态范围（HDR）成像是一种允许广泛的动态曝光范围的技术，这在图像处理，计算机图形和计算机视觉中很重要。近年来，使用深度学习（DL），HDR成像有重大进展。本研究对深层HDR成像方法的最新发展进行了综合和富有洞察力的调查和分析。在分层和结构上，将现有的深层HDR成像方法基于（1）输入曝光的数量/域，（2）学习任务数，（3）新传感器数据，（4）新的学习策略，（5）应用程序。重要的是，我们对关于其潜在和挑战的每个类别提供建设性的讨论。此外，我们审查了深度HDR成像的一些关键方面，例如数据集和评估指标。最后，我们突出了一些打开的问题，并指出了未来的研究方向。

在各种基于学习的图像恢复任务（例如图像降解和图像超分辨率）中，降解表示形式被广泛用于建模降解过程并处理复杂的降解模式。但是，在基于学习的图像deblurring中，它们的探索程度较低，因为在现实世界中挑战性的情况下，模糊内核估计不能很好地表现。我们认为，对于图像降低的降解表示形式是特别必要的，因为模糊模式通常显示出比噪声模式或高频纹理更大的变化。在本文中，我们提出了一个框架来学习模糊图像的空间自适应降解表示。提出了一种新颖的联合图像re毁和脱蓝色的学习过程，以提高降解表示的表现力。为了使学习的降解表示有效地启动和降解，我们提出了一个多尺度退化注入网络（MSDI-NET），以将它们集成到神经网络中。通过集成，MSDI-NET可以适应各种复杂的模糊模式。 GoPro和Realblur数据集上的实验表明，我们提出的具有学识渊博的退化表示形式的Deblurring框架优于最先进的方法，具有吸引人的改进。该代码在https://github.com/dasongli1/learning_degradation上发布。

随着移动设备的快速开发，现代使用的手机通常允许用户捕获4K分辨率（即超高定义）图像。然而，对于图像进行示范，在低级视觉中，一项艰巨的任务，现有作品通常是在低分辨率或合成图像上进行的。因此，这些方法对4K分辨率图像的有效性仍然未知。在本文中，我们探索了Moire模式的删除，以进行超高定义图像。为此，我们提出了第一个超高定义的演示数据集（UHDM），其中包含5,000个现实世界4K分辨率图像对，并对当前最新方法进行基准研究。此外，我们提出了一个有效的基线模型ESDNET来解决4K Moire图像，其中我们构建了一个语义对准的比例感知模块来解决Moire模式的尺度变化。广泛的实验表明了我们的方法的有效性，这可以超过最轻巧的优于最先进的方法。代码和数据集可在https://xinyu-andy.github.io/uhdm-page上找到。

Deep convolutional networks have become a popular tool for image generation and restoration. Generally, their excellent performance is imputed to their ability to learn realistic image priors from a large number of example images. In this paper, we show that, on the contrary, the structure of a generator network is sufficient to capture a great deal of low-level image statistics prior to any learning. In order to do so, we show that a randomly-initialized neural network can be used as a handcrafted prior with excellent results in standard inverse problems such as denoising, superresolution, and inpainting. Furthermore, the same prior can be used to invert deep neural representations to diagnose them, and to restore images based on flash-no flash input pairs.

在过去几年中，深度卷积神经网络在低光图像增强中取得了令人印象深刻的成功。深度学习方法大多通过堆叠网络结构并加深网络深度来提高特征提取的能力。在单个时导致更多的运行时间成本为了减少推理时间，在完全提取本地特征和全局特征的同时，我们通过SGN定期，我们提出了基于广泛的自我引导网络（Absgn）的现实世界低灯图像增强。策略是一种广泛的策略处理不同曝光的噪音。所提出的网络被许多主流基准验证.Aditional实验结果表明，所提出的网络优于最先进的低光图像增强解决方案。

深度学习方法在图像染色中优于传统方法。为了生成上下文纹理，研究人员仍在努力改进现有方法，并提出可以提取，传播和重建类似于地面真实区域的特征的模型。此外，更深层的缺乏高质量的特征传递机制有助于对所产生的染色区域有助于持久的像差。为了解决这些限制，我们提出了V-Linknet跨空间学习策略网络。为了改善语境化功能的学习，我们设计了一种使用两个编码器的损失模型。此外，我们提出了递归残留过渡层（RSTL）。 RSTL提取高电平语义信息并将其传播为下层。最后，我们将在与不同面具的同一面孔和不同面部面上的相同面上进行了比较的措施。为了提高图像修复再现性，我们提出了一种标准协议来克服各种掩模和图像的偏差。我们使用实验方法调查V-LinkNet组件。当使用标准协议时，在Celeba-HQ上评估时，我们的结果超越了现有技术。此外，我们的模型可以在Paris Street View上评估时概括良好，以及具有标准协议的Parume2数据集。

Point cloud completion is a generation and estimation issue derived from the partial point clouds, which plays a vital role in the applications in 3D computer vision. The progress of deep learning (DL) has impressively improved the capability and robustness of point cloud completion. However, the quality of completed point clouds is still needed to be further enhanced to meet the practical utilization. Therefore, this work aims to conduct a comprehensive survey on various methods, including point-based, convolution-based, graph-based, and generative model-based approaches, etc. And this survey summarizes the comparisons among these methods to provoke further research insights. Besides, this review sums up the commonly used datasets and illustrates the applications of point cloud completion. Eventually, we also discussed possible research trends in this promptly expanding field.

深度学习已被广​​泛用于医学图像分割，并且录制了录制了该领域深度学习的成功的大量论文。在本文中，我们使用深层学习技术对医学图像分割的全面主题调查。本文进行了两个原创贡献。首先，与传统调查相比，直接将深度学习的文献分成医学图像分割的文学，并为每组详细介绍了文献，我们根据从粗略到精细的多级结构分类目前流行的文献。其次，本文侧重于监督和弱监督的学习方法，而不包括无监督的方法，因为它们在许多旧调查中引入而且他们目前不受欢迎。对于监督学习方法，我们分析了三个方面的文献：骨干网络的选择，网络块的设计，以及损耗功能的改进。对于虚弱的学习方法，我们根据数据增强，转移学习和交互式分割进行调查文献。与现有调查相比，本调查将文献分类为比例不同，更方便读者了解相关理由，并将引导他们基于深度学习方法思考医学图像分割的适当改进。

深度完成旨在预测从深度传感器（例如Lidars）中捕获的极稀疏图的密集像素深度。它在各种应用中起着至关重要的作用，例如自动驾驶，3D重建，增强现实和机器人导航。基于深度学习的解决方案已经证明了这项任务的最新成功。在本文中，我们首次提供了全面的文献综述，可帮助读者更好地掌握研究趋势并清楚地了解当前的进步。我们通过通过对现有方法进行分类的新型分类法提出建议，研究网络体系结构，损失功能，基准数据集和学习策略的设计方面的相关研究。此外，我们在包括室内和室外数据集（包括室内和室外数据集）上进行了三个广泛使用基准测试的模型性能进行定量比较。最后，我们讨论了先前作品的挑战，并为读者提供一些有关未来研究方向的见解。

我们提出了一种增强的多尺度网络，被称为GriddehazeNet +，用于单图像脱水。所提出的去吸收方法不依赖于大气散射模型（ASM），并提供为什么不一定执行该模型提供的尺寸减少的原因。 Griddehazenet +由三个模块组成：预处理，骨干和后处理。与手工选定的预处理方法产生的那些导出的输入相比，可训练的预处理模块可以生成具有更好分集和更相关的功能的学习输入。骨干模块实现了两种主要增强功能的多尺度估计：1）一种新颖的网格结构，有效地通过不同尺度的密集连接来减轻瓶颈问题; 2）一种空间通道注意力块，可以通过巩固脱水相关特征来促进自适应融合。后处理模块有助于减少最终输出中的伪像。由于域移位，在合成数据上培训的模型可能在真实数据上概括。为了解决这个问题，我们塑造了合成数据的分布以匹配真实数据的分布，并使用所产生的翻译数据来到Finetune我们的网络。我们还提出了一种新的任务内部知识转移机制，可以记住和利用综合域知识，以协助学习过程对翻译数据。实验结果表明，所提出的方法优于几种合成脱色数据集的最先进，并在FineTuning之后实现了现实世界朦胧图像的优越性。

在视觉检查形式中对纹理表面进行工业检查的最新进展使这种检查成为可能，以实现高效，灵活的制造系统。我们提出了一个无监督的特征内存重排网络（FMR-NET），以同时准确检测各种纹理缺陷。与主流方法一致，我们采用了背景重建的概念。但是，我们创新地利用人工合成缺陷来使模型识别异常，而传统智慧仅依赖于无缺陷的样本。首先，我们采用一个编码模块来获得纹理表面的多尺度特征。随后，提出了一个基于对比的基于学习的内存特征模块（CMFM）来获得判别性表示，并在潜在空间中构建一个正常的特征记忆库，可以用作补丁级别的缺陷和快速异常得分。接下来，提出了一个新型的全球特征重排模块（GFRM），以进一步抑制残余缺陷的重建。最后，一个解码模块利用还原的功能来重建正常的纹理背景。此外，为了提高检查性能，还利用了两阶段的训练策略进行准确的缺陷恢复改进，并且我们利用一种多模式检查方法来实现噪声刺激性缺陷定位。我们通过广泛的实验来验证我们的方法，并通过多级检测方法在协作边缘进行实用的部署 - 云云智能制造方案，表明FMR-NET具有先进的检查准确性，并显示出巨大的使用潜力在启用边缘计算的智能行业中。

近年来，面部语义指导（包括面部地标，面部热图和面部解析图）和面部生成对抗网络（GAN）近年来已广泛用于盲面修复（BFR）。尽管现有的BFR方法在普通案例中取得了良好的性能，但这些解决方案在面对严重降解和姿势变化的图像时具有有限的弹性（例如，在现实世界情景中看起来右，左看，笑等）。在这项工作中，我们提出了一个精心设计的盲人面部修复网络，具有生成性面部先验。所提出的网络主要由非对称编解码器和stylegan2先验网络组成。在非对称编解码器中，我们采用混合的多路残留块（MMRB）来逐渐提取输入图像的弱纹理特征，从而可以更好地保留原始面部特征并避免过多的幻想。 MMRB也可以在其他网络中插入插件。此外，多亏了StyleGAN2模型的富裕和多样化的面部先验，我们采用了微调的方法来灵活地恢复自然和现实的面部细节。此外，一种新颖的自我监督训练策略是专门设计用于面部修复任务的，以使分配更接近目标并保持训练稳定性。关于合成和现实世界数据集的广泛实验表明，我们的模型在面部恢复和面部超分辨率任务方面取得了卓越的表现。

基于深度学习的低光图像增强方法通常需要巨大的配对训练数据，这对于在现实世界的场景中捕获是不切实际的。最近，已经探索了无监督的方法来消除对成对训练数据的依赖。然而，由于没有前衣，它们在不同的现实情景中表现得不稳定。为了解决这个问题，我们提出了一种基于先前（HEP）的有效预期直方图均衡的无监督的低光图像增强方法。我们的作品受到了有趣的观察，即直方图均衡增强图像的特征图和地面真理是相似的。具体而言，我们制定了HEP，提供了丰富的纹理和亮度信息。嵌入一​​个亮度模块（LUM），它有助于将低光图像分解为照明和反射率图，并且反射率图可以被视为恢复的图像。然而，基于Retinex理论的推导揭示了反射率图被噪声污染。我们介绍了一个噪声解剖学模块（NDM），以解除反射率图中的噪声和内容，具有不配对清洁图像的可靠帮助。通过直方图均衡的先前和噪声解剖，我们的方法可以恢复更精细的细节，更有能力抑制现实世界低光场景中的噪声。广泛的实验表明，我们的方法对最先进的无监督的低光增强算法有利地表现出甚至与最先进的监督算法匹配。