As a common weather, rain streaks adversely degrade the image quality. Hence, removing rains from an image has become an important issue in the field. To handle such an ill-posed single image deraining task, in this paper, we specifically build a novel deep architecture, called rain convolutional dictionary network (RCDNet), which embeds the intrinsic priors of rain streaks and has clear interpretability. In specific, we first establish a RCD model for representing rain streaks and utilize the proximal gradient descent technique to design an iterative algorithm only containing simple operators for solving the model. By unfolding it, we then build the RCDNet in which every network module has clear physical meanings and corresponds to each operation involved in the algorithm. This good interpretability greatly facilitates an easy visualization and analysis on what happens inside the network and why it works well in inference process. Moreover, taking into account the domain gap issue in real scenarios, we further design a novel dynamic RCDNet, where the rain kernels can be dynamically inferred corresponding to input rainy images and then help shrink the space for rain layer estimation with few rain maps so as to ensure a fine generalization performance in the inconsistent scenarios of rain types between training and testing data. By end-to-end training such an interpretable network, all involved rain kernels and proximal operators can be automatically extracted, faithfully characterizing the features of both rain and clean background layers, and thus naturally lead to better deraining performance. Comprehensive experiments substantiate the superiority of our method, especially on its well generality to diverse testing scenarios and good interpretability for all its modules. Code is available in \emph{\url{https://github.com/hongwang01/DRCDNet}}.
翻译:作为普通天气,雨量会降低图像质量。 因此, 将降雨从图像中去除已成为实地的一个重要问题 。 为了处理这样一个错误的单一图像脱线任务, 在本文中, 我们特别要建立一个新型的深层次结构, 叫做雨变字典网络(RCDhNet ), 它嵌入雨变数的内在前科, 并具有清晰的可解释性 。 具体地说, 我们首先建立一个代表雨变数的刚果民盟模型, 并使用成熟的梯度下降法来设计一个包含简单操作者来解析模型的迭代算法 。 通过推出它, 我们然后构建一个 RCD 网络, 每个网络模块都有清晰的物理意义, 与算法中的每次操作相匹配 。 这种良好的可解释性能大大便利于对网络内发生的事情进行视觉化和分析, 以及它为什么在推断过程中运作良好 。 此外, 考虑到真实情景中的域差问题, 我们进一步设计一个全新的刚果民盟网, 雨水变数可以被动态地推断成可以输入雨变的图像, 然后帮助缩小雨层的空间, 以少量的雨变本为背景,,, 从而确保 降雨变本性 正常的 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的 和整个的 的 的 的 其 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的