核心概念
이 연구는 이미지 초해상도 및 디블러링 문제를 해결하기 위해 측정 데이터만을 사용하여 학습하는 새로운 자기지도 학습 방법을 제안한다. 이 방법은 이미지 분포의 스케일 불변성을 활용하여 고주파 정보를 복원할 수 있다.
要約
이 연구는 이미지 초해상도 및 디블러링 문제를 해결하기 위한 새로운 자기지도 학습 방법을 제안한다. 기존의 자기지도 학습 방법들은 이러한 문제에서 경쟁력 있는 성능을 얻지 못했는데, 이는 고주파 정보가 손실되기 때문이다.
제안하는 방법은 이미지 분포의 스케일 불변성을 활용한다. 먼저 저해상도 또는 흐린 이미지 y를 입력으로 하여 신경망 fθ를 통해 고해상도 이미지 x(1)을 추정한다. 그 다음 x(1)을 다운스케일하여 x(2)를 얻고, 이를 다시 신경망 fθ에 입력하여 x(3)을 얻는다. 이때 x(2)의 gradient는 차단한다. 제안하는 손실 함수는 SURE 손실과 스케일 불변성을 활용한 equivariant 손실의 합으로 구성된다.
실험 결과, 제안하는 방법은 기존의 자기지도 학습 방법보다 우수한 성능을 보였으며, 완전 지도 학습 방법과 거의 대등한 수준의 성능을 달성했다. 이는 스케일 불변성을 활용하여 고주파 정보를 효과적으로 복원할 수 있기 때문이다.
統計
저해상도 이미지 y는 고해상도 이미지 x에 Gaussian 노이즈 ε이 더해진 선형 연산 Ax로 얻어진다.
제안하는 방법은 SURE 손실과 equivariant 손실의 합을 최소화하여 신경망 fθ를 학습한다.
引用
"Self-supervised methods have recently proved to be nearly as effective as supervised methods in various imaging inverse problems, paving the way for learning-based methods in scientific and medical imaging applications where ground truth data is hard or expensive to obtain."
"We propose a new self-supervised approach that leverages the fact that many image distributions are approximately scale-invariant, and that enables recovering high-frequency information lost in the measurement process."