相位检索（PR）是从其仅限强度测量中恢复复杂值信号的长期挑战，由于其在数字成像中的广泛应用，引起了很大的关注。最近，开发了基于深度学习的方法，这些方法在单发PR中取得了成功。这些方法需要单个傅立叶强度测量，而无需对测量数据施加任何其他约束。然而，由于PR问题的输入和输出域之间存在很大的差异，香草深神经网络（DNN）并没有提供良好的性能。物理信息的方法试图将傅立叶强度测量结果纳入提高重建精度的迭代方法。但是，它需要一个冗长的计算过程，并且仍然无法保证准确性。此外，其中许多方法都在模拟数据上工作，这些数据忽略了一些常见问题，例如实用光学PR系统中的饱和度和量化错误。在本文中，提出了一种新型的物理驱动的多尺度DNN结构，称为PPRNET。与其他基于深度学习的PR方法类似，PPRNET仅需要一个傅立叶强度测量。物理驱动的是，网络被指导遵循不同尺度的傅立叶强度测量，以提高重建精度。 PPRNET具有前馈结构，可以端到端训练。因此，它比传统物理驱动的PR方法更快，更准确。进行了实用光学平台上的大量模拟和实验。结果证明了拟议的PPRNET比传统的基于基于学习的PR方法的优势和实用性。

在许多图像处理任务中，深度学习方法的成功，最近还将深度学习方法引入了阶段检索问题。这些方法与传统的迭代优化方法不同，因为它们通常只需要一个强度测量，并且可以实时重建相位图像。但是，由于巨大的领域差异，这些方法给出的重建图像的质量仍然有很大的改进空间来满足一般应用要求。在本文中，我们设计了一种新型的深神经网络结构，名为Sisprnet，以基于单个傅立叶强度测量值进行相检索。为了有效利用测量的光谱信息，我们建议使用多层感知器（MLP）作为前端提出一个新的特征提取单元。它允许将输入强度图像的所有像素一起考虑，以探索其全局表示。 MLP的大小经过精心设计，以促进代表性特征的提取，同时减少噪音和异常值。辍学层还可以减轻训练MLP的过度拟合问题。为了促进重建图像中的全局相关性，将自我注意力的机制引入了提议的Sisprnet的上采样和重建（UR）块。这些UR块被插入残留的学习结构中，以防止由于其复杂的层结构而导致的较弱的信息流和消失的梯度问题。使用线性相关幅度和相位的仅相位图像和图像的不同测试数据集对所提出的模型进行了广泛的评估。在光学实验平台上进行了实验，以了解在实用环境中工作时不同深度学习方法的性能。

在弱光环境下，手持式摄影在长时间的曝光设置下遭受了严重的相机震动。尽管现有的Deblurry算法在暴露良好的模糊图像上表现出了令人鼓舞的性能，但它们仍然无法应对低光快照。在实用的低光脱毛中，复杂的噪声和饱和区是两个主导挑战。在这项工作中，我们提出了一种称为图像的新型非盲脱毛方法，并具有特征空间Wiener Deonervolution网络（Infwide），以系统地解决这些问题。在算法设计方面，Infwide提出了一个两分支的架构，该体系结构明确消除了噪声并幻觉，使图像空间中的饱和区域抑制了特征空间中的响起文物，并将两个互补输出与一个微妙的多尺度融合网络集成在一起高质量的夜间照片浮雕。为了进行有效的网络培训，我们设计了一组损失功能，集成了前向成像模型和向后重建，以形成近环的正则化，以确保深神经网络的良好收敛性。此外，为了优化Infwide在实际弱光条件下的适用性，采用基于物理过程的低光噪声模型来合成现实的嘈杂夜间照片进行模型训练。利用传统的Wiener Deonervolution算法的身体驱动的特征并引起了深层神经网络的表示能力，Infwide可以恢复细节，同时抑制在脱毛期间的不愉快的人工制品。关于合成数据和实际数据的广泛实验证明了所提出的方法的出色性能。

捕获场景的空间和角度信息的光场（LF）成像无疑是有利于许多应用。尽管已经提出了用于LF采集的各种技术，但是在角度和空间上实现的既仍然是技术挑战。本文，提出了一种基于学习的方法，其应用于3D末面图像（EPI）以重建高分辨率LF。通过2级超分辨率框架，所提出的方法有效地解决了各种LF超分辨率（SR）问题，即空间SR，Angular SR和角空间SR。虽然第一阶段向Up-Sample EPI体积提供灵活的选择，但是由新型EPI体积的细化网络（EVRN）组成的第二阶段，基本上提高了高分辨率EPI体积的质量。从7个发布的数据集的90个挑战合成和实际灯田场景的广泛评估表明，所提出的方法优于空间和角度超分辨率问题的大型延伸的最先进的方法，即平均值峰值信号到噪声比为2.0 dB，1.4 dB和3.14 dB的空间SR $ \ Times 2 $，Spatial SR $ \ Times 4 $和Angular SR。重建的4D光场展示了所有透视图像的平衡性能分布，与先前的作品相比，卓越的视觉质量。

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。

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。

Images with haze of different varieties often pose a significant challenge to dehazing. Therefore, guidance by estimates of haze parameters related to the variety would be beneficial and their progressive update jointly with haze reduction will allow effective dehazing. To this end, we propose a multi-network dehazing framework containing novel interdependent dehazing and haze parameter updater networks that operate in a progressive manner. The haze parameters, transmission map and atmospheric light, are first estimated using specific convolutional networks allowing color-cast handling. The estimated parameters are then used to guide our dehazing module, where the estimates are progressively updated by novel convolutional networks. The updating takes place jointly with progressive dehazing by a convolutional network that invokes inter-step dependencies. The joint progressive updating and dehazing gradually modify the haze parameter estimates toward achieving effective dehazing. Through different studies, our dehazing framework is shown to be more effective than image-to-image mapping or predefined haze formation model based dehazing. Our dehazing framework is qualitatively and quantitatively found to outperform the state-of-the-art on synthetic and real-world hazy images of several datasets with varied haze conditions.

光学系统的可区分模拟可以与基于深度学习的重建网络结合使用，以通过端到端（E2E）优化光学编码器和深度解码器来实现高性能计算成像。这使成像应用程序（例如3D定位显微镜，深度估计和无透镜摄影）通过优化局部光学编码器。更具挑战性的计算成像应用，例如将3D卷压入单个2D图像的3D快照显微镜，需要高度非本地光学编码器。我们表明，现有的深网解码器具有局部性偏差，可防止这种高度非本地光学编码器的优化。我们使用全球内核傅里叶卷积神经网络（Fouriernets）基于浅神经网络体系结构的解码器来解决此问题。我们表明，在高度非本地分散镜头光学编码器捕获的照片中，傅立叶网络超过了现有的基于网络的解码器。此外，我们表明傅里叶可以对3D快照显微镜的高度非本地光学编码器进行E2E优化。通过将傅立叶网和大规模多GPU可区分的光学模拟相结合，我们能够优化非本地光学编码器170 $ \ times $ \ times $ tos 7372 $ \ times $ \ times $ \ times $比以前的最新状态，并证明了ROI的潜力-type特定的光学编码使用可编程显微镜。

与传统CS方法相比，基于深度学习（DL）的压缩传感（CS）已被应用于图像重建的更好性能。但是，大多数现有的DL方法都利用逐个块测量，每个测量块分别恢复，这引入了重建的有害阻塞效应。此外，这些方法的神经元接受场被设计为每一层的大小相同，这只能收集单尺度的空间信息，并对重建过程产生负面影响。本文提出了一个新的框架，称为CS测量和重建的多尺度扩张卷积神经网络（MSDCNN）。在测量期间，我们直接从训练有素的测量网络中获得所有测量，该测量网络采用了完全卷积结构，并通过输入图像与重建网络共同训练。它不必将其切成块，从而有效地避免了块效应。在重建期间，我们提出了多尺度特征提取（MFE）体系结构，以模仿人类视觉系统以捕获同一功能映射的多尺度特征，从而增强了框架的图像特征提取能力并提高了框架的性能并提高了框架的性能。影像重建。在MFE中，有多个并行卷积通道以获取多尺度特征信息。然后，将多尺度功能信息融合在一起，并以高质量重建原始图像。我们的实验结果表明，根据PSNR和SSIM，该提出的方法对最新方法的性能有利。

傅立叶Ptychographic显微镜（FPM）是一种成像过程，它通过计算平均值克服了传统的传统显微镜空间带宽产品（SBP）的限制。它利用使用低数值孔径（NA）物镜捕获的多个图像，并通过频域缝线实现高分辨率相成像。现有的FPM重建方法可以广泛地分为两种方法：基于迭代优化的方法，这些方法基于正向成像模型的物理学以及通常采用馈送深度学习框架的数据驱动方法。我们提出了一个混合模型驱动的残留网络，该网络将远期成像系统的知识与深度数据驱动的网络相结合。我们提出的架构LWGNET将传统的电线流优化算法展开为一种新型的神经网络设计，该设计通过复杂的卷积块增强了梯度图像。与其他传统的展开技术不同，LWGNET在PAR上执行时使用的阶段较少，甚至比现有的传统和深度学习技术更好，尤其是对于低成本和低动态范围CMOS传感器。低位深度和低成本传感器的性能提高有可能显着降低FPM成像设置的成本。最后，我们在收集到的实际数据上显示出始终提高的性能。

在图像压缩传感（CS）中将深层神经网络纳入了最近在多媒体技术和应用中的密集关注。随着深网接近，直接从CS测量中了解了反映射，重建速度的速度明显快于常规CS算法。但是，对于现有的基于网络的方法，CS采样过程必须映射单独的网络模型。由于封锁伪像，这可能会降低图像CS的性能，尤其是当将多个采样率分配给图像中的不同块时。在本文中，我们通过利用与性能显着超过当前最新方法的间隔相关性来开发一个用于基于块的图像CS的多通道深网。显着的性能改善归因于块近似，但完全去除了封闭伪像的图像。具体而言，使用我们的多通道结构，可以在单个模型中重建具有多种采样率的图像块。然后，最初重建的块能够将其重新组装成完整的图像中，以通过展开基于手动设计的基于手动设计的CS恢复算法来改善恢复的图像。实验结果表明，所提出的方法在客观指标和主观视觉图像质量方面优于最先进的CS方法。我们的源代码可从https://github.com/siwangzhou/deepbcs获得。

As a common weather, rain streaks adversely degrade the image quality. Hence, removing rains from an image has become an important issue in the field. To handle such an ill-posed single image deraining task, in this paper, we specifically build a novel deep architecture, called rain convolutional dictionary network (RCDNet), which embeds the intrinsic priors of rain streaks and has clear interpretability. In specific, we first establish a RCD model for representing rain streaks and utilize the proximal gradient descent technique to design an iterative algorithm only containing simple operators for solving the model. By unfolding it, we then build the RCDNet in which every network module has clear physical meanings and corresponds to each operation involved in the algorithm. This good interpretability greatly facilitates an easy visualization and analysis on what happens inside the network and why it works well in inference process. Moreover, taking into account the domain gap issue in real scenarios, we further design a novel dynamic RCDNet, where the rain kernels can be dynamically inferred corresponding to input rainy images and then help shrink the space for rain layer estimation with few rain maps so as to ensure a fine generalization performance in the inconsistent scenarios of rain types between training and testing data. By end-to-end training such an interpretable network, all involved rain kernels and proximal operators can be automatically extracted, faithfully characterizing the features of both rain and clean background layers, and thus naturally lead to better deraining performance. Comprehensive experiments substantiate the superiority of our method, especially on its well generality to diverse testing scenarios and good interpretability for all its modules. Code is available in \emph{\url{https://github.com/hongwang01/DRCDNet}}.

光谱超分辨率（SSR）是指从RGB对应物中恢复的高光谱图像（HSI）。由于SSR问题的一对多性，可以将单个RGB图像恢复到许多HSIS。解决这个暗示问题的关键是插入多源以前的信息，如自然RGB空间上下文的上下文，深度特征或固有的HSI统计事先等，以提高重建的置信度和保真度光谱。然而，大多数目前的方法只考虑设计定制的卷积神经网络（CNN）的一般和有限的前瞻，这导致无法有效地减轻不良程度。为解决有问题的问题，我们为SSR提出了一个新颖的全面的先前嵌入关系网络（HPRN）。基本上，核心框架由几个多剩余关系块（MRB）进行多种组装，其完全便于RGB信号之前的低频内容的传输和利用。创新性地，引入了RGB输入的语义之前，以识别类别属性，并且向前提出了语义驱动的空间关系模块（SSRM）以使用语义嵌入关系矩阵在聚类的类似特征之间执行特征聚合。此外，我们开发了一种基于变换器的通道关系模块（TCRM），其习惯使用标量作为先前深度特征中的频道方面关系的描述符，并用某些向量替换为变换器特征交互，支持表示更加歧视。为了保持高光谱频带之间的数学相关和光谱一致性，将二阶的先前约束（SOPC）结合到丢失功能中以引导HSI重建过程。

数字全息图是一种3D成像技术，它通过向物体发射激光束并测量衍射波形的强度，称为全息图。对象的3D形状可以通过对捕获的全息图的数值分析并恢复发生的相位来获得。最近，深度学习（DL）方法已被用于更准确的全息处理。但是，大多数监督方法都需要大型数据集来训练该模型，由于样本或隐私问题的缺乏，大多数DH应用程序都很少获得。存在一些基于DL的恢复方法，不依赖配对图像的大数据集。尽管如此，这些方法中的大多数经常忽略控制波传播的基本物理法。这些方法提供了一个黑盒操作，无法解释，可以推广和转移到其他样本和应用程序。在这项工作中，我们提出了一种基于生成对抗网络的新DL体系结构，该架构使用判别网络来实现重建质量的语义度量，同时使用生成网络作为函数近似器来建模全息图的倒数。我们使用模拟退火驱动的渐进式掩蔽模块将恢复图像的背景部分强加于回收图像的背景部分，以增强重建质量。所提出的方法是一种表现出高传递性对类似样品的可传递性的方法之一，该方法促进了其在时间敏感应用程序中的快速部署，而无需重新培训网络。结果表明，重建质量（约5 dB PSNR增益）和噪声的鲁棒性（PSNR与噪声增加率降低约50％）的竞争者方法有了显着改善。

高光谱图像（HSI）没有额外辅助图像的超分辨率仍然是由于其高维光谱图案的恒定挑战，其中学习有效的空间和光谱表示是基本问题。最近，隐式的神经表示（INR）正在进行进步，作为新颖且有效的代表，特别是在重建任务中。因此，在这项工作中，我们提出了一种基于INR的新颖的HSI重建模型，其通过将空间坐标映射到其对应的光谱辐射值值的连续函数来表示HSI。特别地，作为INR的特定实现，参数模型的参数是通过使用卷积网络在特征提取的超通知来预测的。它使连续功能以内容感知方式将空间坐标映射到像素值。此外，周期性空间编码与重建过程深度集成，这使得我们的模型能够恢复更高的频率细节。为了验证我们模型的功效，我们在三个HSI数据集（洞穴，NUS和NTIRE2018）上进行实验。实验结果表明，与最先进的方法相比，该建议的模型可以实现竞争重建性能。此外，我们提供了对我们模型各个组件的效果的消融研究。我们希望本文可以服务器作为未来研究的效率参考。

由少量镜头组成的全景环形镜头（PAL）在全景周围具有巨大潜力，该镜头围绕着移动和可穿戴设备的传感任务，因为其尺寸很小，并且视野很大（FOV）。然而，由于缺乏畸变校正的镜头，小体积PAL的图像质量仅限于光学极限。在本文中，我们提出了一个环形计算成像（ACI）框架，以打破轻质PAL设计的光学限制。为了促进基于学习的图像恢复，我们引入了基于波浪的模拟管道，用于全景成像，并通过多个数据分布来应对合成间隙。提出的管道可以轻松地适应具有设计参数的任何PAL，并且适用于宽松的设计。此外，我们考虑了全景成像和物理知识学习的物理先验，我们设计了物理知情的图像恢复网络（PI2RNET）。在数据集级别，我们创建了Divpano数据集，其广泛的实验表明，我们提出的网络在空间变化的降级下在全景图像恢复中设置了新的最新技术。此外，对只有3个球形镜头的简单PAL上提议的ACI的评估揭示了高质量全景成像与紧凑设计之间的微妙平衡。据我们所知，我们是第一个探索PAL中计算成像（CI）的人。代码和数据集将在https://github.com/zju-jiangqi/aci-pi2rnet上公开提供。

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。

Ever since the first microscope by Zacharias Janssen in the late 16th century, scientists have been inventing new types of microscopes for various tasks. Inventing a novel architecture demands years, if not decades, worth of scientific experience and creativity. In this work, we introduce Differentiable Microscopy ($\partial\mu$), a deep learning-based design paradigm, to aid scientists design new interpretable microscope architectures. Differentiable microscopy first models a common physics-based optical system however with trainable optical elements at key locations on the optical path. Using pre-acquired data, we then train the model end-to-end for a task of interest. The learnt design proposal can then be simplified by interpreting the learnt optical elements. As a first demonstration, based on the optical 4-$f$ system, we present an all-optical quantitative phase microscope (QPM) design that requires no computational post-reconstruction. A follow-up literature survey suggested that the learnt architecture is similar to the generalized phase contrast method developed two decades ago. Our extensive experiments on multiple datasets that include biological samples show that our learnt all-optical QPM designs consistently outperform existing methods. We experimentally verify the functionality of the optical 4-$f$ system based QPM design using a spatial light modulator. Furthermore, we also demonstrate that similar results can be achieved by an uninterpretable learning based method, namely diffractive deep neural networks (D2NN). The proposed differentiable microscopy framework supplements the creative process of designing new optical systems and would perhaps lead to unconventional but better optical designs.

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。

This paper explores the problem of reconstructing high-resolution light field (LF) images from hybrid lenses, including a high-resolution camera surrounded by multiple low-resolution cameras. The performance of existing methods is still limited, as they produce either blurry results on plain textured areas or distortions around depth discontinuous boundaries. To tackle this challenge, we propose a novel end-to-end learning-based approach, which can comprehensively utilize the specific characteristics of the input from two complementary and parallel perspectives. Specifically, one module regresses a spatially consistent intermediate estimation by learning a deep multidimensional and cross-domain feature representation, while the other module warps another intermediate estimation, which maintains the high-frequency textures, by propagating the information of the high-resolution view. We finally leverage the advantages of the two intermediate estimations adaptively via the learned attention maps, leading to the final high-resolution LF image with satisfactory results on both plain textured areas and depth discontinuous boundaries. Besides, to promote the effectiveness of our method trained with simulated hybrid data on real hybrid data captured by a hybrid LF imaging system, we carefully design the network architecture and the training strategy. Extensive experiments on both real and simulated hybrid data demonstrate the significant superiority of our approach over state-of-the-art ones. To the best of our knowledge, this is the first end-to-end deep learning method for LF reconstruction from a real hybrid input. We believe our framework could potentially decrease the cost of high-resolution LF data acquisition and benefit LF data storage and transmission.