Image Restoration with Mean-Reverting Stochastic Differential Equations

Luo, ZiweiUppsala universitet,Avdelningen för systemteknik,Artificiell intelligens (författare)

This paper presents a stochastic differential equation (SDE) approach for general-purpose image restoration. The key construction consists in a mean-reverting SDE that transforms a high-quality image into a degraded counterpart as a mean state with fixed Gaussian noise. Then, by simulating the corresponding reverse-time SDE, we are able to restore the origin of the low-quality image without relying on any task-specific prior knowledge. Crucially, the proposed mean-reverting SDE has a closed-form solution, allowing us to compute the ground truth time-dependent score and learn it with a neural network. Moreover, we propose a maximum likelihood objective to learn an optimal reverse trajectory that stabilizes the training and improves the restoration results. The experiments show that our proposed method achieves highly competitive performance in quantitative comparisons on image deraining, deblurring, and denoising, setting a new state-of-the-art on two deraining datasets. Finally, the general applicability of our approach is further demonstrated via qualitative results on image super-resolution, inpainting, and dehazing. Code is available at https://github.com/Algolzw/image-restoration-sde.

Gustafsson, Fredrik K.Uppsala universitet,Avdelningen för systemteknik,Artificiell intelligens(Swepub:uu)fregu482 (författare)
Zhao, ZhengUppsala universitet,Avdelningen för systemteknik,Artificiell intelligens(Swepub:uu)zhezh438 (författare)
Sjölund, Jens,Biträdande lektor,1987-Uppsala universitet,Avdelningen för systemteknik,Artificiell intelligens(Swepub:uu)jensj431 (författare)
Uppsala universitetAvdelningen för systemteknik (creator_code:org_t)

Ingår i:Proceedings of the 40th International Conference on Machine Learning, s. 23045-23066

Av författaren/redakt...: Luo, Ziwei; Gustafsson, Fred ...; Zhao, Zheng; Sjölund, Jens, B ...

Om ämnet

TEKNIK OCH TEKNOLOGIER: TEKNIK OCH TEKNO ...; och Elektroteknik oc ...; och Signalbehandling

Kungliga biblioteket hanterar dina personuppgifter i enlighet med EU:s dataskyddsförordning (2018), GDPR. Läs mer om hur det funkar här.
Så här hanterar KB dina uppgifter vid användning av denna tjänst.