使用分类对查找图像滤波器的参数

数据挖掘 回归 卷积神经网络 监督学习 参数估计
2022-03-08 08:47:45

我想解决为图像过滤器找到参数向量的问题(假设我们对过滤器的工作原理一无所知,但我们可以为其提供输入图像和一组参数以生成输出图像)。

因此,拥有一组以及它们的过滤对应物J_k什么解决方案你会推荐寻找使得给定结果个训练对应对之一的“风格”相同。{Ik,Jk:=Fα(Ik)}k1,N¯IkJkαIFα(I)N

我想一种选择是使用卷积网络将转换为特征向量,然后连接以获得完成后,使用回归方法估计部分Ikvkαkuk=(vk,αk)αu

我想找到一种替代解决方案来替代样式迁移方法(例如https://arxiv.org/pdf/1703.07511.pdf)。这种方法似乎以不同的方式解决了问题,我设想我需要简单地使用过滤器而不是让网络“猜测该过滤器的样式”的情况。

其他细节和可能的假设

鉴于调用的无免费午餐前景,让我们假设,对于此类中的一个特定问题,是一个基于内核的非线性过滤器,它作为迭代和收敛过程的结果映射到更具体地说,让是一个均值偏移滤波器,其中使用连接的高斯核和大小为的 Parzen 窗口。直觉上,我很想猜测这个过滤器并不平滑FIJFα=(ρ,σs,σr)ρα,但需要进行正式调查(我怀疑它并不平滑,因为窗口大小的微小变化可能会将输出转移到另一种模式,表明阶跃函数行为)。

一般来说,假设是正确的。αRddN

给定当两个滤波器动作都已知时(通过一般的数值计算,或者,如果滤波器是高斯模糊,则以封闭形式)的目标我们可以确信个输入样本具有非常量向量值开始。αNαk

但是为了通用性,寻求一个不需要知道过滤器如何工作而不实际将其应用于输入的解决方案会更优雅。评论中建议的基于 convnets 的第一种方法似乎适合这种情况,优化问题正在考虑过滤器错误。然而,听到更多的意见会很有趣,可能涉及浅层的方法,即使以设计解决方案来解决上面的具体均值偏移滤波器示例为代价。

1个回答

你的参数α具有相当低的维度。因此,我建议您直接应用优化方法来尝试找到最佳的α(没有尝试为此目的使用卷积神经网络和回归)。

在图像上定义距离度量,IJ, 来表示图像的不同程度。例如,您可以为此使用平方I,JL2

现在,特定参数选择的损失为α

L(α)=k=1NFα(Ik)Jk.

我们现在可以将您的问题表述如下:给定图像训练集,找到最小化损失(Ik,Jk)αL(α)

一个合理的方法是使用一些优化程序来解决这个问题。例如,您可以使用随机梯度下降。因为可能有多个局部最小值,我建议您从不同的起点开始多个梯度下降实例:在起点上使用网格搜索。由于你的只是三维的,所以在这个三维空间上进行网格搜索并不难,然后从网格中的每个点开始梯度下降。随机梯度下降将允许您处理相当大的值。αN

这确实要求您能够计算的梯度。根据过滤器,可能可以象征性地计算梯度(也许在框架的帮助下,例如 Tensorflow);如果这太难了,您可以使用黑盒方法通过评估多个点L(α)αL()

如果距离没有捕捉到您域中的相似性,您也可以考虑其他距离度量。L2

我预计这可能是一种比您在问题中概述的方法更有前途的方法,使用卷积网络和回归模型。(一方面,没有理由期望从“的特征”到“J_k 的特征”映射是线性的,因此没有理由期望线性回归在这里有效。)IkJk