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Schnelle und interpretierbare nichtlokale Neuronale Netze für die Bildentrausung durch gruppen-sparse Faltungs-Wörterbuch-Lernen

Nikola Janjušević Amirhossein Khalilian-Gourtani Adeen Flinker Yao Wang

Zusammenfassung

Die Nichtlokalität der Selbstähnlichkeit in natürlichen Bildern ist in tiefen Lernmodellen zunehmend populär geworden. Trotz ihrer erfolgreichen Leistung bei der Bildrekonstruktion bleiben solche Modelle weitgehend uninterpretierbar aufgrund ihrer Black-Box-Konstruktion. Unsere früheren Studien haben gezeigt, dass eine interpretierbare Konstruktion eines vollständig konvolutionellen Denoisers (CDLNet) erreichbar ist, indem man einen Wörterbuchlernalgorithmus entrollt, wobei die Leistung den modernsten Black-Box-Gegenstücken entspricht. In dieser Arbeit streben wir eine interpretierbare Konstruktion eines konvolutionellen Netzes mit einem Nichtlokalitäts-Prior der Selbstähnlichkeit an, das vergleichbare Leistungen wie Black-Box-Nichtlokalitätsmodelle erzielt. Wir zeigen, dass eine solche Architektur effektiv durch das Upgrade des 1\ell 11-Sparsitäts-Priors von CDLNet zu einem gewichteten Gruppen-Sparsitäts-Prior erreicht werden kann. Aus dieser Formulierung schlagen wir eine neuartige Schiebefenster-Nichtlokalitätsoperation vor, die durch dünnbesetzte Array-Arithmetik ermöglicht wird. Neben einer wettbewerbsfähigen Leistung mit Black-Box-Nichtlokalitäts-DNNs demonstrieren wir, dass die vorgeschlagene Schiebefenster-dünnbesetzte Aufmerksamkeit Inferenzgeschwindigkeiten um mehr als ein Zehnfaches schneller als ihre Konkurrenten ermöglicht.


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