在本文中，我们提出了一种基于排名的水下图像质量评估（UIQA）方法，该方法缩写为Uranker。乌兰克（Uranker）建立在高效的注意力图像变压器上。在水下图像方面，我们特别设计（1）直方图嵌入了水下图像作为直方图表的颜色分布以参加全局降解，以及（2）与模型局部降解的动态跨尺度对应关系。最终预测取决于不同量表的类代币，该标记是全面考虑多尺度依赖性的。随着保证金排名损失，我们的乌员可以根据其视觉质量通过不同的水下图像增强（UIE）算法来准确对同一场景的水下图像的顺序进行排名。为此，我们还贡献了一个数据集，即Urankerset，其中包含不同的UIE算法和相应的感知排名增强的足够结果，以训练我们的uranker。除了Uranker的良好表现外，我们发现一个简单的U-Shape UIE网络与我们的预训练的Uranker相结合时可以获得有希望的性能。此外，我们还提出了一个标准化尾巴，可以显着提高UIE网络的性能。广泛的实验证明了我们方法的最新性能。讨论了我们方法的关键设计。我们将发布我们的数据集和代码。

水下杂质的光吸收和散射导致水下较差的水下成像质量。现有的基于数据驱动的基于数据的水下图像增强（UIE）技术缺乏包含各种水下场景和高保真参考图像的大规模数据集。此外，不同颜色通道和空间区域的不一致衰减不完全考虑提升增强。在这项工作中，我们构建了一个大规模的水下图像（LSUI）数据集，包括5004个图像对，并报告了一个U形变压器网络，其中变压器模型首次引入UIE任务。 U形变压器与通道 - 方面的多尺度特征融合变压器（CMSFFT）模块和空间全局功能建模变压器（SGFMT）模块集成在一起，可使用更多地加强网络对色频道和空间区域的关注严重衰减。同时，为了进一步提高对比度和饱和度，在人类视觉原理之后，设计了组合RGB，实验室和LCH颜色空间的新型损失函数。可用数据集的广泛实验验证了报告的技术的最先进性能，具有超过2dB的优势。

由于波长依赖性的光衰减，折射和散射，水下图像通常遭受颜色变形和模糊的细节。然而，由于具有未变形图像的数量有限数量的图像作为参考，培训用于各种降解类型的深度增强模型非常困难。为了提高数据驱动方法的性能，必须建立更有效的学习机制，使得富裕监督来自有限培训的示例资源的信息。在本文中，我们提出了一种新的水下图像增强网络，称为Sguie-net，其中我们将语义信息引入了共享常见语义区域的不同图像的高级指导。因此，我们提出了语义区域 - 明智的增强模块，以感知不同语义区域从多个尺度的劣化，并将其送回从其原始比例提取的全局注意功能。该策略有助于实现不同的语义对象的强大和视觉上令人愉快的增强功能，这应该由于对差异化增强的语义信息的指导应该。更重要的是，对于在训练样本分布中不常见的那些劣化类型，指导根据其语义相关性与已经良好的学习类型连接。对公共数据集的广泛实验和我们拟议的数据集展示了Sguie-Net的令人印象深刻的表现。代码和建议的数据集可用于：https：//trentqq.github.io/sguie-net.html

As the quality of optical sensors improves, there is a need for processing large-scale images. In particular, the ability of devices to capture ultra-high definition (UHD) images and video places new demands on the image processing pipeline. In this paper, we consider the task of low-light image enhancement (LLIE) and introduce a large-scale database consisting of images at 4K and 8K resolution. We conduct systematic benchmarking studies and provide a comparison of current LLIE algorithms. As a second contribution, we introduce LLFormer, a transformer-based low-light enhancement method. The core components of LLFormer are the axis-based multi-head self-attention and cross-layer attention fusion block, which significantly reduces the linear complexity. Extensive experiments on the new dataset and existing public datasets show that LLFormer outperforms state-of-the-art methods. We also show that employing existing LLIE methods trained on our benchmark as a pre-processing step significantly improves the performance of downstream tasks, e.g., face detection in low-light conditions. The source code and pre-trained models are available at https://github.com/TaoWangzj/LLFormer.

水下图像不可避免地会受到颜色失真和对比度减少的影响。基于统计的方法，例如白平衡和直方图拉伸，试图调整颜色通道的不平衡和狭窄的强度分布，因此性能有限。最近，基于深度学习的方法取得了令人鼓舞的结果。但是，所涉及的架构复杂化和高计算成本可能会阻碍其在实用的约束平台中的部署。受上述作品的启发，我们提出了一个统计学的轻量级水下图像增强网络（USLN）。具体而言，我们首先开发一个双统计的白平衡模块，该模块可以学会使用平均图像和最大图像来补偿每个特定像素的颜色失真。然后是一个多色空间拉伸模块，以适应RGB，HSI和实验室颜色空间中的直方图分布。广泛的实验表明，在统计数据的指导下，USLN大大降低了所需的网络容量（超过98％）并实现最先进的性能。代码和相关资源可在https://github.com/deepxzy/usln上获得。

One of the main challenges in deep learning-based underwater image enhancement is the limited availability of high-quality training data. Underwater images are difficult to capture and are often of poor quality due to the distortion and loss of colour and contrast in water. This makes it difficult to train supervised deep learning models on large and diverse datasets, which can limit the model's performance. In this paper, we explore an alternative approach to supervised underwater image enhancement. Specifically, we propose a novel unsupervised underwater image enhancement framework that employs a conditional variational autoencoder (cVAE) to train a deep learning model with probabilistic adaptive instance normalization (PAdaIN) and statistically guided multi-colour space stretch that produces realistic underwater images. The resulting framework is composed of a U-Net as a feature extractor and a PAdaIN to encode the uncertainty, which we call UDnet. To improve the visual quality of the images generated by UDnet, we use a statistically guided multi-colour space stretch module that ensures visual consistency with the input image and provides an alternative to training using a ground truth image. The proposed model does not need manual human annotation and can learn with a limited amount of data and achieves state-of-the-art results on underwater images. We evaluated our proposed framework on eight publicly-available datasets. The results show that our proposed framework yields competitive performance compared to other state-of-the-art approaches in quantitative as well as qualitative metrics. Code available at https://github.com/alzayats/UDnet .

Image restoration under hazy weather condition, which is called single image dehazing, has been of significant interest for various computer vision applications. In recent years, deep learning-based methods have achieved success. However, existing image dehazing methods typically neglect the hierarchy of features in the neural network and fail to exploit their relationships fully. To this end, we propose an effective image dehazing method named Hierarchical Contrastive Dehazing (HCD), which is based on feature fusion and contrastive learning strategies. HCD consists of a hierarchical dehazing network (HDN) and a novel hierarchical contrastive loss (HCL). Specifically, the core design in the HDN is a Hierarchical Interaction Module, which utilizes multi-scale activation to revise the feature responses hierarchically. To cooperate with the training of HDN, we propose HCL which performs contrastive learning on hierarchically paired exemplars, facilitating haze removal. Extensive experiments on public datasets, RESIDE, HazeRD, and DENSE-HAZE, demonstrate that HCD quantitatively outperforms the state-of-the-art methods in terms of PSNR, SSIM and achieves better visual quality.

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。

Automatic image colorization is a particularly challenging problem. Due to the high illness of the problem and multi-modal uncertainty, directly training a deep neural network usually leads to incorrect semantic colors and low color richness. Existing transformer-based methods can deliver better results but highly depend on hand-crafted dataset-level empirical distribution priors. In this work, we propose DDColor, a new end-to-end method with dual decoders, for image colorization. More specifically, we design a multi-scale image decoder and a transformer-based color decoder. The former manages to restore the spatial resolution of the image, while the latter establishes the correlation between semantic representations and color queries via cross-attention. The two decoders incorporate to learn semantic-aware color embedding by leveraging the multi-scale visual features. With the help of these two decoders, our method succeeds in producing semantically consistent and visually plausible colorization results without any additional priors. In addition, a simple but effective colorfulness loss is introduced to further improve the color richness of generated results. Our extensive experiments demonstrate that the proposed DDColor achieves significantly superior performance to existing state-of-the-art works both quantitatively and qualitatively. Codes will be made publicly available.

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.

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。

低光图像增强（LLIE）旨在提高在环境中捕获的图像的感知或解释性，较差的照明。该领域的最新进展由基于深度学习的解决方案为主，其中许多学习策略，网络结构，丢失功能，培训数据等已被采用。在本文中，我们提供了全面的调查，以涵盖从算法分类到开放问题的各个方面。为了检查现有方法的概括，我们提出了一个低光图像和视频数据集，其中图像和视频是在不同的照明条件下的不同移动电话的相机拍摄的。除此之外，我们首次提供统一的在线平台，涵盖许多流行的LLIE方法，其中结果可以通过用户友好的Web界面生产。除了在公开和我们拟议的数据集上对现有方法的定性和定量评估外，我们还验证了他们在黑暗中的脸部检测中的表现。这项调查与拟议的数据集和在线平台一起作为未来研究的参考来源和促进该研究领域的发展。拟议的平台和数据集以及收集的方法，数据集和评估指标是公开可用的，并将经常更新。

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。

多尺度体系结构和注意力模块在许多基于深度学习的图像脱落方法中都显示出有效性。但是，将这两个组件手动设计和集成到神经网络中需要大量的劳动力和广泛的专业知识。在本文中，高性能多尺度的细心神经体系结构搜索（MANAS）框架是技术开发的。所提出的方法为图像脱落任务的最爱的多个灵活模块制定了新的多尺度注意搜索空间。在搜索空间下，建立了多尺度的细胞，该单元被进一步用于构建功能强大的图像脱落网络。通过基于梯度的搜索算法自动搜索脱毛网络的内部多尺度架构，该算法在某种程度上避免了手动设计的艰巨过程。此外，为了获得强大的图像脱落模型，还提出了一种实用有效的多到一对训练策略，以允许去磨损网络从具有相同背景场景的多个雨天图像中获取足够的背景信息，与此同时，共同优化了包括外部损失，内部损失，建筑正则损失和模型复杂性损失在内的多个损失功能，以实现可靠的损伤性能和可控的模型复杂性。对合成和逼真的雨图像以及下游视觉应用（即反对检测和分割）的广泛实验结果始终证明了我们提出的方法的优越性。

否决单图是一项普遍但又具有挑战性的任务。复杂的降雪降解和各种降解量表需要强大的代表能力。为了使否定的网络看到各种降雪并建模本地细节和全球信息的上下文相互作用，我们提出了一种称为Snowformer的功能强大的建筑。首先，它在编码器中执行比例感知功能聚合，以捕获各种降解的丰富积雪信息。其次，为了解决大规模降级，它使用了解码器中的新颖上下文交互变压器块，该互动器块在全球上下文交互中从前范围内的局部细节和全局信息进行了上下文交互。并引入本地上下文互动可改善场景细节的恢复。第三，我们设计了一个异质的特征投影头，该功能投影头逐渐融合了编码器和解码器的特征，并将精制功能投影到干净的图像中。广泛的实验表明，所提出的雪诺形雪孔比其他SOTA方法取得了重大改进。与SOTA单图像HDCW-NET相比，它在CSD测试集上将PSNR度量提高了9.2dB。此外，与一般图像恢复体系结构NAFNET相比，PSNR的增加5.13db，这验证了我们的雪诺形雪地降雪任务的强大表示能力。该代码在\ url {https://github.com/ephemeral182/snowformer}中发布。

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。

本文提出了一种有效融合多暴露输入并使用未配对数据集生成高质量的高动态范围（HDR）图像的方法。基于深度学习的HDR图像生成方法在很大程度上依赖于配对的数据集。地面真相图像在生成合理的HDR图像中起着领导作用。没有地面真理的数据集很难应用于训练深层神经网络。最近，在没有配对示例的情况下，生成对抗网络（GAN）证明了它们将图像从源域X转换为目标域y的潜力。在本文中，我们提出了一个基于GAN的网络，用于解决此类问题，同时产生愉快的HDR结果，名为Uphdr-Gan。提出的方法放松了配对数据集的约束，并了解了从LDR域到HDR域的映射。尽管丢失了这些对数据，但UPHDR-GAN可以借助修改后的GAN丢失，改进的歧视器网络和有用的初始化阶段正确处理由移动对象或未对准引起的幽灵伪像。所提出的方法保留了重要区域的细节并提高了总图像感知质量。与代表性方法的定性和定量比较证明了拟议的UPHDR-GAN的优越性。

使用注意机制的深度卷积神经网络（CNN）在动态场景中取得了巨大的成功。在大多数这些网络中，只能通过注意图精炼的功能传递到下一层，并且不同层的注意力图彼此分开，这并不能充分利用来自CNN中不同层的注意信息。为了解决这个问题，我们引入了一种新的连续跨层注意传播（CCLAT）机制，该机制可以利用所有卷积层的分层注意信息。基于CCLAT机制，我们使用非常简单的注意模块来构建一个新型残留的密集注意融合块（RDAFB）。在RDAFB中，从上述RDAFB的输出中推断出的注意图和每一层直接连接到后续的映射，从而导致CRLAT机制。以RDAFB为基础，我们为动态场景Deblurring设计了一个名为RDAFNET的有效体系结构。基准数据集上的实验表明，所提出的模型的表现优于最先进的脱毛方法，并证明了CCLAT机制的有效性。源代码可在以下网址提供：https：//github.com/xjmz6/rdafnet。

低光图像增强旨在提高图像的可见性，同时保持其视觉自然。与现有方法不同，倾向于直接通过忽略保真度和自然恢复来完成致密任务，我们调查内在的退化和赖光图像，同时改进细节和颜色两步。灵感来自彩色图像配方（漫反射颜色加环境照明颜色），我们首先估计低光输入的劣化，以模拟环境照明颜色的失真，然后优化内容以恢复漫反射照明颜色的损失。为此，我们提出了一种新的劣化到精炼生成网络（DRGN）。其独特的特点可以总结为1）一种新型的两步生成网络，用于降解学习和内容细化。它不仅优于一步法，还能够合成足够的配对样本来利用模型培训; 2）多分辨率融合网络以多规模的协作方式表示目标信息（劣化或内容），这更有效地解决复杂的解密问题。关于增强任务和联合检测任务的广泛实验已经验证了我们提出的方法的有效性和效率，分别超过了SOTA \ Texit {0.70dB平均值和地图}。代码可用于\ URL {https://github.com/kuijiang0802/drgn}。

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.