沿着整个空间尺寸聚集的全局空间统计数据广泛用于顶级性能图像恢复器。例如，在挤压和激发（SE）中采用的实例归一化（IN）中采用的实例归一化（IN）的平均值，方差，其被应用于MPRNet。本文首先显示在训练/测试阶段的基于补丁/全部图像的特征上聚合的统计分别可以分发非常不同，并导致图像恢复器中的性能下降。它已被以前的作品被广泛忽视。要解决此问题，我们提出了一种简单的方法，测试时将局部统计转换器（TLSC）替换为仅在测试时间中从全局到本地的统计聚合操作区域。如果没有再培训或芬降，我们的方法显着提高了图像恢复器的性能。特别是，通过将TLSC扩展到最先进的模型，MPRNET升压在GoPro数据集上的PSNR中的0.65 dB，实现了33.31dB，超过了先前的最佳结果0.6 dB。此外，我们只需将TLSC应用于高级视觉任务，即语义细分，并实现竞争结果。进行了广泛的数量和质量实验，以证明TLSC解决了边际成本的问题，同时显着获得。该代码可在https://github.com/megvii-research/tlsc中获得。

由于卷积神经网络（CNNS）在从大规模数据中进行了学习的可概括图像前沿执行井，因此这些模型已被广泛地应用于图像恢复和相关任务。最近，另一类神经架构，变形金刚表现出对自然语言和高级视觉任务的显着性能。虽然变压器模型减轻了CNNS的缺点（即，有限的接收领域并对输入内容而无关），但其计算复杂性以空间分辨率二次大转，因此可以对涉及高分辨率图像的大多数图像恢复任务应用得不可行。在这项工作中，我们通过在构建块（多头关注和前锋网络）中进行多个关键设计，提出了一种有效的变压器模型，使得它可以捕获远程像素相互作用，同时仍然适用于大图像。我们的模型，命名恢复变压器（RESTORMER），实现了最先进的结果，导致几种图像恢复任务，包括图像派生，单图像运动脱棕，散焦去纹（单图像和双像素数据）和图像去噪（高斯灰度/颜色去噪，真实的图像去噪）。源代码和预先训练的型号可在https://github.com/swz30/restormer上获得。

最近的变形金刚和多层Perceptron（MLP）模型的进展为计算机视觉任务提供了新的网络架构设计。虽然这些模型在许多愿景任务中被证明是有效的，但在图像识别之类的愿景中，仍然存在挑战，使他们适应低级视觉。支持高分辨率图像和本地注意力的局限性的不灵活性可能是使用变压器和MLP在图像恢复中的主要瓶颈。在这项工作中，我们介绍了一个多轴MLP基于MARIC的架构，称为Maxim，可用作用于图像处理任务的高效和灵活的通用视觉骨干。 Maxim使用UNET形的分层结构，并支持由空间门控MLP启用的远程交互。具体而言，Maxim包含两个基于MLP的构建块：多轴门控MLP，允许局部和全球视觉线索的高效和可扩展的空间混合，以及交叉栅栏，替代跨关注的替代方案 - 细分互补。这两个模块都仅基于MLP，而且还受益于全局和“全卷积”，两个属性对于图像处理是可取的。我们广泛的实验结果表明，所提出的Maxim模型在一系列图像处理任务中实现了十多个基准的最先进的性能，包括去噪，失败，派热，脱落和增强，同时需要更少或相当的数量参数和拖鞋而不是竞争模型。

在本文中，我们呈现了UFFORER，一种用于图像恢复的有效和高效的变换器架构，其中我们使用变压器块构建分层编码器解码器网络。在UFFAR中，有两个核心设计。首先，我们介绍了一个新颖的本地增强型窗口（Lewin）变压器块，其执行基于窗口的自我关注而不是全局自我关注。它显着降低了高分辨率特征映射的计算复杂性，同时捕获本地上下文。其次，我们提出了一种以多尺度空间偏置的形式提出了一种学习的多尺度恢复调制器，以调整UFFORER解码器的多个层中的特征。我们的调制器展示了卓越的能力，用于恢复各种图像恢复任务的详细信息，同时引入边缘额外参数和计算成本。通过这两个设计提供支持，UFFORER享有高能力，可以捕获本地和全局依赖性的图像恢复。为了评估我们的方法，在几种图像恢复任务中进行了广泛的实验，包括图像去噪，运动脱棕，散焦和污染物。没有钟声和口哨，与最先进的算法相比，我们的UFormer实现了卓越的性能或相当的性能。代码和模型可在https://github.com/zhendongwang6/uformer中找到。

Image super-resolution (SR) serves as a fundamental tool for the processing and transmission of multimedia data. Recently, Transformer-based models have achieved competitive performances in image SR. They divide images into fixed-size patches and apply self-attention on these patches to model long-range dependencies among pixels. However, this architecture design is originated for high-level vision tasks, which lacks design guideline from SR knowledge. In this paper, we aim to design a new attention block whose insights are from the interpretation of Local Attribution Map (LAM) for SR networks. Specifically, LAM presents a hierarchical importance map where the most important pixels are located in a fine area of a patch and some less important pixels are spread in a coarse area of the whole image. To access pixels in the coarse area, instead of using a very large patch size, we propose a lightweight Global Pixel Access (GPA) module that applies cross-attention with the most similar patch in an image. In the fine area, we use an Intra-Patch Self-Attention (IPSA) module to model long-range pixel dependencies in a local patch, and then a $3\times3$ convolution is applied to process the finest details. In addition, a Cascaded Patch Division (CPD) strategy is proposed to enhance perceptual quality of recovered images. Extensive experiments suggest that our method outperforms state-of-the-art lightweight SR methods by a large margin. Code is available at https://github.com/passerer/HPINet.

现实世界图像Denoising是一个实用的图像恢复问题，旨在从野外嘈杂的输入中获取干净的图像。最近，Vision Transformer（VIT）表现出强大的捕获远程依赖性的能力，许多研究人员试图将VIT应用于图像DeNosing任务。但是，现实世界的图像是一个孤立的框架，它使VIT构建了内部贴片的远程依赖性，该依赖性将图像分为贴片并混乱噪声模式和梯度连续性。在本文中，我们建议通过使用连续的小波滑动转换器来解决此问题，该小波滑动转换器在现实世界中构建频率对应关系，称为dnswin。具体而言，我们首先使用CNN编码器从嘈杂的输入图像中提取底部功能。 DNSWIN的关键是将高频和低频信息与功能和构建频率依赖性分开。为此，我们提出了小波滑动窗口变压器，该变压器利用离散的小波变换，自我注意力和逆离散小波变换来提取深度特征。最后，我们使用CNN解码器将深度特征重建为DeNo的图像。对现实世界的基准测试的定量和定性评估都表明，拟议的DNSWIN对最新方法的表现良好。

Image restoration tasks demand a complex balance between spatial details and high-level contextualized information while recovering images. In this paper, we propose a novel synergistic design that can optimally balance these competing goals. Our main proposal is a multi-stage architecture, that progressively learns restoration functions for the degraded inputs, thereby breaking down the overall recovery process into more manageable steps. Specifically, our model first learns the contextualized features using encoder-decoder architectures and later combines them with a high-resolution branch that retains local information. At each stage, we introduce a novel per-pixel adaptive design that leverages in-situ supervised attention to reweight the local features. A key ingredient in such a multi-stage architecture is the information exchange between different stages. To this end, we propose a twofaceted approach where the information is not only exchanged sequentially from early to late stages, but lateral connections between feature processing blocks also exist to avoid any loss of information. The resulting tightly interlinked multi-stage architecture, named as MPRNet, delivers strong performance gains on ten datasets across a range of tasks including image deraining, deblurring, and denoising. The source code and pre-trained models are available at https://github.com/swz30/MPRNet.

尽管最近在图像恢复领域取得了重大进展，但最新方法（SOTA）方法的系统复杂性也在增加，这可能会阻碍方法的方便分析和比较。在本文中，我们提出了一个超过SOTA方法并且在计算上有效的简单基线。为了进一步简化基线，我们揭示了非线性激活功能，例如不需要Sigmoid，Relu，Gelu，SoftMax等：可以用乘法代替或去除它们。因此，我们从基线得出一个非线性无线激活网络，即nafnet。在各种具有挑战性的基准上取得了SOTA结果，例如33.69 db psnr在GoPro上（对于图像脱张），超过了先前的SOTA 0.38 dB，其计算成本仅为8.4％； SIDD上的40.30 dB PSNR（用于图像denoising），超过了先前的SOTA 0.28 dB，其计算成本不到一半。代码和预培训模型将在https://github.com/megvii-research/nafnet上发布。

卷积神经网络（CNNS）成功地进行了压缩图像感测。然而，由于局部性和重量共享的归纳偏差，卷积操作证明了建模远程依赖性的内在限制。变压器，最初作为序列到序列模型设计，在捕获由于基于自我关注的架构而捕获的全局背景中，即使它可以配备有限的本地化能力。本文提出了一种混合框架，一个混合框架，其集成了从CNN提供的借用的优点以及变压器提供的全局上下文，以获得增强的表示学习。所提出的方法是由自适应采样和恢复组成的端到端压缩图像感测方法。在采样模块中，通过学习的采样矩阵测量图像逐块。在重建阶段，将测量投射到双杆中。一个是用于通过卷积建模邻域关系的CNN杆，另一个是用于采用全球自我关注机制的变压器杆。双分支结构是并发，并且本地特征和全局表示在不同的分辨率下融合，以最大化功能的互补性。此外，我们探索一个渐进的战略和基于窗口的变压器块，以降低参数和计算复杂性。实验结果表明了基于专用变压器的架构进行压缩感测的有效性，与不同数据集的最先进方法相比，实现了卓越的性能。

Recently, Transformer-based image restoration networks have achieved promising improvements over convolutional neural networks due to parameter-independent global interactions. To lower computational cost, existing works generally limit self-attention computation within non-overlapping windows. However, each group of tokens are always from a dense area of the image. This is considered as a dense attention strategy since the interactions of tokens are restrained in dense regions. Obviously, this strategy could result in restricted receptive fields. To address this issue, we propose Attention Retractable Transformer (ART) for image restoration, which presents both dense and sparse attention modules in the network. The sparse attention module allows tokens from sparse areas to interact and thus provides a wider receptive field. Furthermore, the alternating application of dense and sparse attention modules greatly enhances representation ability of Transformer while providing retractable attention on the input image.We conduct extensive experiments on image super-resolution, denoising, and JPEG compression artifact reduction tasks. Experimental results validate that our proposed ART outperforms state-of-the-art methods on various benchmark datasets both quantitatively and visually. We also provide code and models at the website https://github.com/gladzhang/ART.

This paper tackles the problem of motion deblurring of dynamic scenes. Although end-to-end fully convolutional designs have recently advanced the state-of-the-art in nonuniform motion deblurring, their performance-complexity trade-off is still sub-optimal. Existing approaches achieve a large receptive field by increasing the number of generic convolution layers and kernel-size, but this comes at the expense of of the increase in model size and inference speed. In this work, we propose an efficient pixel adaptive and feature attentive design for handling large blur variations across different spatial locations and process each test image adaptively. We also propose an effective content-aware global-local filtering module that significantly improves performance by considering not only global dependencies but also by dynamically exploiting neighboring pixel information. We use a patch-hierarchical attentive architecture composed of the above module that implicitly discovers the spatial variations in the blur present in the input image and in turn, performs local and global modulation of intermediate features. Extensive qualitative and quantitative comparisons with prior art on deblurring benchmarks demonstrate that our design offers significant improvements over the state-of-the-art in accuracy as well as speed.

Discriminative model learning for image denoising has been recently attracting considerable attentions due to its favorable denoising performance. In this paper, we take one step forward by investigating the construction of feed-forward denoising convolutional neural networks (DnCNNs) to embrace the progress in very deep architecture, learning algorithm, and regularization method into image denoising. Specifically, residual learning and batch normalization are utilized to speed up the training process as well as boost the denoising performance. Different from the existing discriminative denoising models which usually train a specific model for additive white Gaussian noise (AWGN) at a certain noise level, our DnCNN model is able to handle Gaussian denoising with unknown noise level (i.e., blind Gaussian denoising). With the residual learning strategy, DnCNN implicitly removes the latent clean image in the hidden layers. This property motivates us to train a single DnCNN model to tackle with several general image denoising tasks such as Gaussian denoising, single image super-resolution and JPEG image deblocking. Our extensive experiments demonstrate that our DnCNN model can not only exhibit high effectiveness in several general image denoising tasks, but also be efficiently implemented by benefiting from GPU computing.

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。

放映摄像头（UDC）已被广泛利用，以帮助智能手机实现全屏显示。但是，由于屏幕不可避免地会影响光传播过程，因此UDC系统捕获的图像通常包含耀斑，雾霾，模糊和噪声。特别是，UDC图像中的耀斑和模糊可能会严重恶化高动态范围（HDR）场景的用户体验。在本文中，我们提出了一个新的深层模型，即UDC-UNET，以解决HDR场景中已知点扩展功能（PSF）的UDC图像恢复问题。在已知UDC系统的点扩散函数（PSF）的前提下，我们将UDC图像恢复视为非盲图像恢复问题，并提出了一种基于学习的新方法。我们的网络由三个部分组成，包括使用多尺度信息的U形基础网络，一个条件分支以执行空间变体调制以及一个内核分支，以提供给定PSF的先验知识。根据HDR数据的特征，我们还设计了音调映射损失，以稳定网络优化并获得更好的视觉质量。实验结果表明，所提出的UDC-UNET在定量和定性比较方面优于最新方法。我们的方法赢得了MIPI Challenge的UDC图像修复轨道的第二名。代码将公开可用。

许多图像处理网络在整个输入图像上应用一组静态卷积核，这是自然图像的次优，因为它们通常由异质视觉模式组成。最近在分类，分割和图像恢复方面的工作已经证明，动态核优于局部图像统计数据的静态内核。然而，这些工作经常采用每像素卷积核，这引入了高存储器和计算成本。为了在没有显着开销的情况下实现空间变化的处理，我们呈现\ TextBF {Malle} Chable \ TextBF {CONV} olution（\ textbf {malleconv}），作为动态卷积的有效变体。 \我们的权重由能够在特定空间位置产生内容相关的输出的有效预测器网络动态地产生。与以前的作品不同，\我们从输入生成一组更小的空间变化内核，这会扩大网络的接收领域，并显着降低计算和内存成本。然后通过具有最小内存开销的高效切片和-Conver操作员将这些内核应用于全分辨率的特征映射。我们进一步使用MalleConv建立了高效的去噪网络，被创建为\ textbf {mallenet}。它实现了高质量的结果，没有非常深的架构，例如，它是8.91 $ \ times $的速度快于最好的去噪算法（Swinir），同时保持类似的性能。我们还表明，添加到标准的基于卷积的骨干的单个\我们可以贡献显着降低计算成本或以相似的成本提高图像质量。项目页面：https://yifanjiang.net/malleconv.html

在现实世界中，在雾度下拍摄的图像的降解可以是非常复杂的，其中雾度的空间分布从图像变化到图像。最近的方法采用深神经网络直接从朦胧图像中恢复清洁场景。然而，由于悖论由真正捕获的雾霾的变化和当前网络的固定退化参数引起的悖论，最近在真实朦胧的图像上的脱水方法的泛化能力不是理想的。解决现实世界建模问题阴霾退化，我们建议通过对不均匀雾度分布的鉴定和建模密度来解决这个问题。我们提出了一种新颖的可分离混合注意力（SHA）模块来编码雾霾密度，通过捕获正交方向上的特征来实现这一目标。此外，提出了密度图以明确地模拟雾度的不均匀分布。密度图以半监督方式生成位置编码。这种雾度密度感知和建模有效地捕获特征水平的不均匀分布性变性。通过SHA和密度图的合适组合，我们设计了一种新型的脱水网络架构，实现了良好的复杂性性能权衡。两个大规模数据集的广泛实验表明，我们的方法通过量化和定性地通过大幅度超越所有最先进的方法，将最佳发布的PSNR度量从28.53 DB升高到Haze4K测试数据集和在SOTS室内测试数据集中的37.17 dB至38.41 dB。

图像运动模糊通常是由于移动物体或摄像头摇动而导致的。这种模糊通常是方向性的，不均匀。先前的研究工作试图通过使用自我注意力的自我次数多尺度或多斑架构来解决非均匀的模糊。但是，使用自我电流框架通常会导致更长的推理时间，而像素间或通道间的自我注意力可能会导致过度记忆使用。本文提出了模糊的注意力网络（BANET），该网络通过单个正向通行证完成了准确有效的脱脂。我们的Banet利用基于区域的自我注意力，并通过多内核条池汇总到不同程度的模糊模式，并具有级联的平行扩张卷积，以汇总多尺度内容特征。关于GoPro和Hide基准的广泛实验结果表明，所提出的班轮在模糊的图像修复中表现出色，并可以实时提供Deblurred结果。

由于大气湍流的扭曲而恢复图像是一个长期存在的问题，这是由于变形的空间变化，图像形成过程的非线性以及训练和测试数据的稀缺性。现有方法通常在失真模型上具有强大的统计假设，在许多情况下，由于没有概括，因此在现实世界中的性能有限。为了克服挑战，本文提出了一种端到端物理驱动的方法，该方法有效，可以推广到现实世界的湍流。在数据合成方面，我们通过通过宽sense式的平稳性近似随机场来显着增加SOTA湍流模拟器可以处理的图像分辨率。新的数据合成过程使大规模的多级湍流和训练的地面真相对产生。在网络设计方面，我们提出了湍流缓解变压器（TMT），这是一个两级U-NET形状的多帧恢复网络，该网络具有Noval有效的自发机制，称为暂时通道关节关注（TCJA）。我们还引入了一种新的培训方案，该方案由新的模拟器启用，并设计新的变压器单元以减少内存消耗。在静态场景和动态场景上的实验结果是有希望的，包括各种真实的湍流场景。

使用现代智能手机摄像机的夜成像由于光子计数低和成像系统中不可避免的噪声而变得麻烦。直接调整曝光时间和ISO等级在弱光条件下无法同时获得锋利和无噪声图像。尽管已经提出了许多方法来增强嘈杂或模糊的夜晚图像，但由于两个主要原因，它们在现实世界中的照片仍然不令人满意：1）单个图像中的信息有限和2）合成训练图像和真实图像之间的域间隙 - 世界照片（例如，模糊区域和分辨率的差异）。为了利用连续的长期和短曝光图像中的信息，我们提出了一条基于学习的管道来融合它们。开发了D2HNET框架，以通过在短期曝光图像的指导下脱毛和增强长期暴露图像来恢复高质量的图像。为了缩小域间隙，我们利用了两相deblernet-enhancenet架构，该体系结构在固定的低分辨率上执行准确的模糊去除，以便能够在不同的分辨率输入中处理大范围模糊。此外，我们从HD视频中合成了D2数据，并在其上进行了实验。验证集和真实照片的结果表明，我们的方法获得了更好的视觉质量和最先进的定量分数。可以在https://github.com/zhaoyuzhi/d2hnet上找到D2HNET代码，模型和D2-DATASET。

为了获得下游图像信号过程（ISP）的高质量的原始图像，在本文中，我们提出了一个有效的本地乘法变压器，称为ELMFORMER，用于原始图像恢复。 Elmformer包含两个核心设计，尤其是针对原始属性是单渠道的原始图像。第一个设计是双向融合投影（BFP）模块，我们考虑了原始图像的颜色特征和单渠道的空间结构。第二个是我们提出了一个本地乘法自我注意力（L-MSA）方案，以有效地从当地空间传递信息到相关部分。 Elmformer可以有效地减少计算消耗，并在原始图像恢复任务上表现良好。通过这两种核心设计，Elmformer提高了最高的性能，并且与最先进的机构相比，原始DeNoising和原始Deblurring基准测试最低。广泛的实验证明了Elmformer的优势和概括能力。在SIDD基准测试中，我们的方法比基于ISP的方法具有更好的降解性能，这些方法需要大量的额外的SRGB培训图像。这些代码在https://github.com/leonmakise/elmformer上发布。