The advancement of imaging devices and countless images generated everyday pose an increasingly high demand on image denoising, which still remains a challenging task in terms of both effectiveness and efficiency. To improve denoising quality, numerous denoising techniques and approaches have been proposed in the past decades, including different transforms, regularization terms, algebraic representations and especially advanced deep neural network (DNN) architectures. Despite their sophistication, many methods may fail to achieve desirable results for simultaneous noise removal and fine detail preservation. In this paper, to investigate the applicability of existing denoising techniques, we compare a variety of denoising methods on both synthetic and real-world datasets for different applications. We also introduce a new dataset for benchmarking, and the evaluations are performed from four different perspectives including quantitative metrics, visual effects, human ratings and computational cost. Our experiments demonstrate: (i) the effectiveness and efficiency of representative traditional denoisers for various denoising tasks, (ii) a simple matrix-based algorithm may be able to produce similar results compared with its tensor counterparts, and (iii) the notable achievements of DNN models, which exhibit impressive generalization ability and show state-of-the-art performance on various datasets. In spite of the progress in recent years, we discuss shortcomings and possible extensions of existing techniques. Datasets, code and results are made publicly available and will be continuously updated at https://github.com/ZhaomingKong/Denoising-Comparison.


翻译:随着成像设备的进步和每天生成的无数图像,对图像去噪的需求越来越高,该任务在有效性和效率方面仍然具有挑战性。为了改善去噪质量,在过去的几十年中提出了许多去噪技术和方法,包括不同的变换,正则化项,代数表示,尤其是先进的深度神经网络(DNN)架构。尽管这些方法十分复杂,但许多方法可能无法同时实现噪声移除和细节保留。在本文中,为了研究现有的去噪技术的适用性,我们将比较各种的去噪方法在不同应用领域的合成和真实数据集上的表现。我们还介绍了一个新的基准数据集,并从四个不同的角度进行评估,包括定量指标,视觉效果,人类评级和计算成本。我们的实验验证了 (i) 传统去噪器的代表性,对于各种去噪任务有效且高效, (ii) 矩阵为基础的简单算法可能能够产生与其张量对应物类似的结果,以及 (iii) DNN模型的notable成就,表现出令人印象深刻的泛化能力,并在各种数据集上表现出最新水平的性能。尽管近年来取得的进展,我们讨论了现有技术的缺点和可能的扩展。数据集,代码和结果已公开在 https://github.com/ZhaomingKong/Denoising-Comparison 并将不断更新。

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