0
最近有件大事，11 月 15 日，全球矚目的經典電影《海上鋼琴師》4K 修復版即將登陸全國院線。歲月侵蝕的影片經典場景，在老膠片的保存下只剩模糊的影像。而此次經 4K 技術修復的版本，據說采用了先進的圖像超分辨率技術，分辨率和效果大幅度提升，磨損的視頻圖像恢復到當時拍電影時的真實效果，細節展現得淋漓盡致，光影清晰、細膩、賞心悅目。
這個圖像超分辨率技術黑科技到底是怎么回事，加持人工智能的視頻超分又是如何實現的呢？
什么是圖像超分辨率技術？
超分辨率 (Super-Resolution) 是一種通過硬件或軟件的方法提高原有圖像的分辨率的技術，其中，通過一系列低分辨率的圖像來得到一幅高分辨率的圖像過程就是超分辨率重建。超分辨率重建的核心思想就是用時間帶寬 (獲取同一場景的多幀圖像序列) 換取空間分辨率, 實現時間分辨率向空間分辨率的轉換。
用通俗的話來講，超分辨率就是將圖像從下圖中左邊的樣子變成右邊的樣子。即提供更多的像素點，讓圖像的細節更加豐滿。如果從信號的角度看，那就是在原信號中補充出更多的高頻成分。
除了可以對傳統影視節目的視頻圖像進行修復重建外，這項技術在醫療圖像分析、生物特征識別、視頻監控與安全等實際場景中也有著廣泛的應用。例如，警察可以通過超分辨率技術識別監控視頻中的罪犯，醫生可以通過超分辨率技術得到更清晰的病灶圖像等等。
上圖是利用超分辨率技術處理視頻前后。處理前，視頻比較模糊、灰暗，視頻中的偽影較多；處理后，視頻在清晰度、明亮度上都有較大提升。
超分辨率技術的研究現狀
圖像的超分辨率復原技術主要分為兩大類，一是基于重建的方法，二是基于學習的方法。近年來，隨著深度學習的興起，圖像超分辨率技術出現了新的研究方向。基于深度學習的 SR（Super-Resolution），主要是基于單張低分辨率的重建方法，即 SISR(Single image Super-Resolution)。
SISR 是一個逆問題，對于一個低分辨率圖像，采用不同的方法得到的高分辨率圖像會略有不同。也就是說，可能存在許多不同的高分辨率圖像與之對應。因此，通常需要在求解高分辨率圖像時會加一個先驗信息進行規范化約束。在傳統的方法中，這個先驗信息可以通過若干成對出現的低-高分辨率圖像的實例中學到。而基于深度學習的 SR 通過神經網絡直接學習分辨率圖像到高分辨率圖像的端到端的映射函數。
目前，基于深度學習的 SR 方法有很多，從 2014 年的 SRCNN 開始，到 VDSR 和 NTIRE2018 的冠軍 WDSR，基于深度學習的超分辨技術不斷創新網絡架構、損失函數、學習策略，在特征提取、非線性映射和重建的架構上取得不斷突破。
為了獲得高質量的高分辨率圖像，滿足人們在實際生產生活中的各種需求，超分辨率圖像復原的研究發展方向主要集中在以下三個方面：
完善現有算法，不斷發展新的算法。這樣做目的在于提高超分辨率圖像復原的能力，減小計算量，加快運算的收斂速度，適用不同的圖像要求；
發展和尋求新的退化成像模型，使成像模型更加精確和全面，實現對點擴散函數和噪聲的精確估計；
在利用序列和多幅圖像的復原中，發展和尋求新的運動模型，能夠對運動進行精確估計。
看到這里，相信大家已經對這個 AI 新技術有一定的了解了。想要繼續深入學習這一技術同時獲取實戰經驗，證明一下自己嗎？今年有兩個人工智能賽事和圖像超分辨率技術相關，一個是優酷超分比賽，9 月份已結束了；近期剛剛啟動的是首屆「全國人工智能大賽」，其中 AI+4K HDR 賽項就是和超分辨率技術相關的，可以說是同學們挑戰自己、證明自己不可多得的好機會！采用現有的一些 AI 算法模型，參照之前的比賽，很快就能上手。
全國人工智能大賽
全國人工智能大賽（以下簡稱大賽）由深圳市人民政府設立于 2019 年 8 月。大賽將立足國際視野，營造人工智能創新創造氛圍，促進產業、學術、資本、人才等創新要素融合發展。大賽由深圳市人民政府主辦，深圳市科創委、鵬城實驗室及科技部指導成立的新一代人工智能產業技術創新戰略聯盟（AITISA，以下簡稱「聯盟」）共同承辦，騰訊科技等協辦。
大賽以「AI 賦能視界」為主題，「AI+4K HDR」賽項的總獎金池金額 268 萬，其中一等獎高達 100 萬，無疑是今年國內總獎金和一等獎金額最高的人工智能賽事。
本次比賽包括初賽、復賽和決賽，比賽任務分別為：
初賽任務：視頻四倍超分，要求將疊加隨機噪聲的 540p SDR 視頻重建為去噪后的 4K SDR 視頻；
復賽任務：視頻四倍超分+畫質增強，要求將夾雜過曝/欠曝內容、未調色的 540p SDR 視頻重建為高質量、已調色的 4K SDR 視頻；
決賽任務：視頻四倍超分+HDR，要求將低質量 540p SDR 視頻重建為高質量、已調色的 4K HDR 視頻。
大賽日程
比賽時間：2019-10-17 至 2020-1-15
報名：2019-10-17（12:00:00 AM）至 2019-11-29（12:00:00 AM）
PC 電腦登入競賽官網，用微信或 Github 賬號登陸，均可完成個人信息注冊和報名參賽
初賽、復賽均為線上比賽，參賽地點不限
初賽階段：2019-10-28（12:00:00 AM）至 2019-11-30（12:00:00 AM）
初賽評審階段：2019-12-2（12:00:01 AM）至 2019-12-6(12:00:00 AM)
各參賽隊伍登錄競賽平臺可以下載數據（包括訓練集、測試集等），本地進行算法設計、模型訓練及調試，在線提交評測結果參與排名。
排名靠前的 150 支團隊提交結果進行人工復核，通過復核的前 100 支參賽隊伍將進入復賽。
復賽階段：2019-12-9（12:00:00 AM）至 2020-1-3（12:00:00 AM）
復賽評審階段：2020-1-6（12:00:00 AM）至 2020-1-10（12:00:00 AM）
初賽的優勝選手進入復賽。復賽期間將開放復賽訓練集、測試集，各參賽選手提交結果進入評分、排名、代碼驗證等。
決賽階段：2020-1-11 至 2020-1-15
復賽的優勝選手進入決賽，決賽在深圳開展。決賽采用現場技術比拼、現場答辯等方式進行。復賽后公布具體賽題數據和相關安排。
想要挑戰自己，提高技術，獲取高額獎金嗎？那就打開大賽官網，和來自全國各地的大神們一較高下吧！
比賽官網：
雷峰網原創文章，未經授權禁止轉載。詳情見轉載須知。
專題
