In this paper we present a bilevel optimization scheme for the solution of a general image deblurring problem, in which a parametric variational-like approach is encapsulated within a machine learning scheme to provide a high quality reconstructed image with automatically learned parameters. The ingredients of the variational lower level and the machine learning upper one are specifically chosen for the Helsinki Deblur Challenge 2021, in which sequences of letters are asked to be recovered from out-of-focus photographs with increasing levels of blur. Our proposed procedure for the reconstructed image consists in a fixed number of FISTA iterations applied to the minimization of an edge preserving and binarization enforcing regularized least-squares functional. The parameters defining the variational model and the optimization steps, which, unlike most deep learning approaches, all have a precise and interpretable meaning, are learned via either a similarity index or a support vector machine strategy. Numerical experiments on the test images provided by the challenge authors show significant gains with respect to a standard variational approach and performances comparable with those of some of the proposed deep learning based algorithms which require the optimization of millions of parameters.


翻译:在本文中,我们提出了一个双级优化方案,以解决一般图像分流问题,在其中,一个机器学习计划包涵了一种类似参数的参数变异方法,以提供具有自动学习参数的高质量再造图像;为赫尔辛基Deblur 挑战 2021 专门选择了变式低级和机器上层学习的元素,其中要求从焦点外照片中恢复字母序列,其模糊程度日益提高;我们为重建图像提议的程序包括固定数量的FISTA迭代法,用于尽量减少边缘保护和二元化,以实施正规化最小方形功能;界定变式模型和优化步骤的参数,与大多数深层学习方法不同,它们都有精确和可解释的含义,要么通过类似指数,要么通过支持矢量机战略学习;对挑战作者提供的测试图像的量化实验显示,标准变异方法和业绩与一些拟议的深层算法相比,需要对数以百万计参数进行优化。

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