Image restoration is a long-standing low-level vision problem that aims to restore high-quality images from lowquality images (e.g., downscaled, noisy and compressed images). While state-of-the-art image restoration methods are based on convolutional neural networks, few attempts have been made with Transformers which show impressive performance on high-level vision tasks. In this paper, we propose a strong baseline model SwinIR for image restoration based on the Swin Transformer. SwinIR consists of three parts: shallow feature extraction, deep feature extraction and high-quality image reconstruction. In particular, the deep feature extraction module is composed of several residual Swin Transformer blocks (RSTB), each of which has several Swin Transformer layers together with a residual connection. We conduct experiments on three representative tasks: image super-resolution (including classical, lightweight and real-world image super-resolution), image denoising (including grayscale and color image denoising) and JPEG compression artifact reduction. Experimental results demonstrate that SwinIR outperforms state-of-the-art methods on different tasks by up to 0.14∼0.45dB, while the total number of parameters can be reduced by up to 67%.

压缩在通过限制系统（例如流媒体服务，虚拟现实或视频游戏）等系统的有效传输和存储图像和视频中起着重要作用。但是，不可避免地会导致伪影和原始信息的丢失，这可能会严重降低视觉质量。由于这些原因，压缩图像的质量增强已成为流行的研究主题。尽管大多数最先进的图像恢复方法基于卷积神经网络，但基于Swinir等其他基于变压器的方法在这些任务上表现出令人印象深刻的性能。在本文中，我们探索了新型的Swin Transformer V2，以改善图像超分辨率的Swinir，尤其是压缩输入方案。使用这种方法，我们可以解决训练变压器视觉模型中的主要问题，例如训练不稳定性，预训练和微调之间的分辨率差距以及数据饥饿。我们对三个代表性任务进行实验：JPEG压缩伪像去除，图像超分辨率（经典和轻巧）以及压缩的图像超分辨率。实验结果表明，我们的方法SWIN2SR可以改善SWINIR的训练收敛性和性能，并且是“ AIM 2022挑战压缩图像和视频的超分辨率”的前5个解决方案。

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.

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。

视频修复（例如，视频超分辨率）旨在从低品质框架中恢复高质量的帧。与单图像恢复不同，视频修复通常需要从多个相邻但通常未对准视频帧的时间信息。现有的深度方法通常通过利用滑动窗口策略或经常性体系结构来解决此问题，该策略要么受逐帧恢复的限制，要么缺乏远程建模能力。在本文中，我们提出了一个带有平行框架预测和远程时间依赖性建模能力的视频恢复变压器（VRT）。更具体地说，VRT由多个量表组成，每个量表由两种模块组成：时间相互注意（TMSA）和平行翘曲。 TMSA将视频分为小剪辑，将相互关注用于关节运动估计，特征对齐和特征融合，而自我注意力则用于特征提取。为了启用交叉交互，视频序列对其他每一层都发生了变化。此外，通过并行功能翘曲，并行翘曲用于进一步从相邻帧中融合信息。有关五项任务的实验结果，包括视频超分辨率，视频脱张，视频denoising，视频框架插值和时空视频超级分辨率，证明VRT优于大幅度的最先进方法（$ \ textbf） {最高2.16db} $）在十四个基准数据集上。

盲面修复（BFR）旨在从相应的低质量（LQ）输入中构建高质量（HQ）面部图像。最近，已经提出了许多BFR方法，并取得了杰出的成功。但是，这些方法经过私人合成的数据集进行了培训或评估，这使得与后续方法相比的方法是不可行的。为了解决这个问题，我们首先合成两个称为EDFEACE-CELEB-1M（BFR128）和EDFACE-CELEB-150K（BFR512）的盲面恢复基准数据集。在五个设置下，将最先进的方法在它们的五个设置下进行了基准测试，包括模糊，噪声，低分辨率，JPEG压缩伪像及其组合（完全退化）。为了使比较更全面，应用了五个广泛使用的定量指标和两个任务驱动的指标，包括平均面部标志距离（AFLD）和平均面部ID余弦相似性（AFICS）。此外，我们开发了一个有效的基线模型，称为Swin Transformer U-NET（昏迷）。带有U-NET体系结构的昏迷器应用了注意机制和移动的窗口方案，以捕获远程像素相互作用，并更多地关注重要功能，同时仍受到有效训练。实验结果表明，所提出的基线方法对各种BFR任务的SOTA方法表现出色。

基于变压器的方法与基于CNN的方法相比，由于其对远程依赖性的模型，因此获得了令人印象深刻的图像恢复性能。但是，像Swinir这样的进步采用了基于窗口的和本地注意力的策略来平衡性能和计算开销，这限制了采用大型接收领域来捕获全球信息并在早期层中建立长期依赖性。为了进一步提高捕获全球信息的效率，在这项工作中，我们建议Swinfir通过更换具有整个图像范围的接收场的快速傅立叶卷积（FFC）组件来扩展Swinir。我们还重新访问其他先进技术，即数据增强，预训练和功能集合，以改善图像重建的效果。并且我们的功能合奏方法使模型的性能得以大大增强，而无需增加训练和测试时间。与现有方法相比，我们将算法应用于多个流行的大规模基准，并实现了最先进的性能。例如，我们的Swinfir在漫画109数据集上达到了32.83 dB的PSNR，该PSNR比最先进的Swinir方法高0.8 dB。

近年来，压缩图像超分辨率已引起了极大的关注，其中图像被压缩伪像和低分辨率伪影降解。由于复杂的杂化扭曲变形，因此很难通过简单的超分辨率和压缩伪像消除掉的简单合作来恢复扭曲的图像。在本文中，我们向前迈出了一步，提出了层次的SWIN变压器（HST）网络，以恢复低分辨率压缩图像，该图像共同捕获分层特征表示并分别用SWIN Transformer增强每个尺度表示。此外，我们发现具有超分辨率（SR）任务的预处理对于压缩图像超分辨率至关重要。为了探索不同的SR预审查的影响，我们将常用的SR任务（例如，比科比奇和不同的实际超分辨率仿真）作为我们的预处理任务，并揭示了SR在压缩的图像超分辨率中起不可替代的作用。随着HST和预训练的合作，我们的HST在AIM 2022挑战中获得了低质量压缩图像超分辨率轨道的第五名，PSNR为23.51db。广泛的实验和消融研究已经验证了我们提出的方法的有效性。

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.

视频修复旨在从多个低质量框架中恢复多个高质量的帧。现有的视频修复方法通常属于两种极端情况，即它们并行恢复所有帧，或者以复发方式恢复视频框架，这将导致不同的优点和缺点。通常，前者具有时间信息融合的优势。但是，它遭受了较大的模型尺寸和密集的内存消耗；后者的模型大小相对较小，因为它在跨帧中共享参数。但是，它缺乏远程依赖建模能力和并行性。在本文中，我们试图通过提出经常性视频恢复变压器（即RVRT）来整合两种情况的优势。 RVRT在全球经常性的框架内并行处理本地相邻框架，该框架可以在模型大小，有效性和效率之间实现良好的权衡。具体而言，RVRT将视频分为多个剪辑，并使用先前推断的剪辑功能来估计后续剪辑功能。在每个剪辑中，通过隐式特征聚合共同更新不同的帧功能。在不同的剪辑中，引导的变形注意力是为剪辑对齐对齐的，该剪辑对齐可预测整个推断的夹子中的多个相关位置，并通过注意机制汇总其特征。关于视频超分辨率，DeBlurring和DeNoising的广泛实验表明，所提出的RVRT在具有平衡模型大小，测试内存和运行时的基准数据集上实现了最先进的性能。

通过利用大型内核分解和注意机制，卷积神经网络（CNN）可以在许多高级计算机视觉任务中与基于变压器的方法竞争。但是，由于远程建模的优势，具有自我注意力的变压器仍然主导着低级视野，包括超分辨率任务。在本文中，我们提出了一个基于CNN的多尺度注意网络（MAN），该网络由多尺度的大内核注意力（MLKA）和一个封闭式的空间注意单元（GSAU）组成，以提高卷积SR网络的性能。在我们的MLKA中，我们使用多尺度和栅极方案纠正LKA，以在各种粒度水平上获得丰富的注意图，从而共同汇总了全局和局部信息，并避免了潜在的阻塞伪像。在GSAU中，我们集成了栅极机制和空间注意力，以消除不必要的线性层和汇总信息丰富的空间环境。为了确认我们的设计的有效性，我们通过简单地堆叠不同数量的MLKA和GSAU来评估具有多种复杂性的人。实验结果表明，我们的人可以在最先进的绩效和计算之间实现各种权衡。代码可从https://github.com/icandle/man获得。

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。

降解的图像通常存在于字符图像的一般来源中，从而导致特征识别结果不令人满意。现有的方法有专门的努力来恢复降级的角色图像。但是，这些方法获得的降解结果似乎并不能提高字符识别性能。这主要是因为当前方法仅着眼于像素级信息，而忽略了角色的关键特征，例如其字形，从而在脱索过程中导致字符标志性损害。在本文中，我们介绍了一个基于字形融合和注意力机制（即Churformer）的新型通用框架，以精确地恢复角色图像而不改变其固有的字形。与现有的框架不同，Charformer引入了一个并行目标任务，用于捕获其他信息并将其注入DICONISE骨架的图像，这将在字符图像DeNoising期间保持角色字形的一致性。此外，我们利用基于注意力的网络进行全局本地特征交互，这将有助于处理盲目的denoising和增强deNoSising绩效。我们将Charformer与多个数据集上的最新方法进行比较。实验结果表明了杂形和质量上的优势。

用于深度卷积神经网络的视频插值的现有方法，因此遭受其内在限制，例如内部局限性核心权重和受限制的接收领域。为了解决这些问题，我们提出了一种基于变换器的视频插值框架，允许内容感知聚合权重，并考虑具有自我关注操作的远程依赖性。为避免全球自我关注的高计算成本，我们将当地注意的概念引入视频插值并将其扩展到空间域。此外，我们提出了一个节省时间的分离策略，以节省内存使用，这也提高了性能。此外，我们开发了一种多尺度帧合成方案，以充分实现变压器的潜力。广泛的实验证明了所提出的模型对最先进的方法来说，定量和定性地在各种基准数据集上进行定量和定性。

Convolutional neural network (CNN) depth is of crucial importance for image super-resolution (SR). However, we observe that deeper networks for image SR are more difficult to train. The lowresolution inputs and features contain abundant low-frequency information, which is treated equally across channels, hence hindering the representational ability of CNNs. To solve these problems, we propose the very deep residual channel attention networks (RCAN). Specifically, we propose a residual in residual (RIR) structure to form very deep network, which consists of several residual groups with long skip connections. Each residual group contains some residual blocks with short skip connections. Meanwhile, RIR allows abundant low-frequency information to be bypassed through multiple skip connections, making the main network focus on learning high-frequency information. Furthermore, we propose a channel attention mechanism to adaptively rescale channel-wise features by considering interdependencies among channels. Extensive experiments show that our RCAN achieves better accuracy and visual improvements against state-of-the-art methods.

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。

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，一些研究在图像压缩感测（CS）任务中应用了深层卷积神经网络（CNN），以提高重建质量。但是，卷积层通常具有一个小的接受场。因此，使用CNN捕获远程像素相关性是具有挑战性的，这限制了其在Image CS任务中的重建性能。考虑到这一限制，我们为图像CS任务（称为uformer-ics）提出了一个U形变压器。我们通过将CS的先验投影知识集成到原始变压器块中，然后使用基于投影基于投影的变压器块和残留卷积块构建对称重建模型来开发一个基于投影的变压器块。与以前的基于CNN的CS方法相比，只能利用本地图像特征，建议的重建模型可以同时利用图像的局部特征和远程依赖性，以及CS理论的先前投影知识。此外，我们设计了一个自适应采样模型，该模型可以基于块稀疏性自适应采样图像块，这可以确保压缩结果保留在固定采样比下原始图像的最大可能信息。提出的UFORFORFOR-ICS是一个端到端框架，同时学习采样和重建过程。实验结果表明，与现有的基于深度学习的CS方法相比，它的重建性能明显优于重建性能。

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。

A very deep convolutional neural network (CNN) has recently achieved great success for image super-resolution (SR) and offered hierarchical features as well. However, most deep CNN based SR models do not make full use of the hierarchical features from the original low-resolution (LR) images, thereby achieving relatively-low performance. In this paper, we propose a novel residual dense network (RDN) to address this problem in image SR. We fully exploit the hierarchical features from all the convolutional layers. Specifically, we propose residual dense block (RDB) to extract abundant local features via dense connected convolutional layers. RDB further allows direct connections from the state of preceding RDB to all the layers of current RDB, leading to a contiguous memory (CM) mechanism. Local feature fusion in RDB is then used to adaptively learn more effective features from preceding and current local features and stabilizes the training of wider network. After fully obtaining dense local features, we use global feature fusion to jointly and adaptively learn global hierarchical features in a holistic way. Experiments on benchmark datasets with different degradation models show that our RDN achieves favorable performance against state-of-the-art methods.