The study of 3D hyperspectral image (HSI) reconstruction refers to the inverse process of snapshot compressive imaging, during which the optical system, e.g., the coded aperture snapshot spectral imaging (CASSI) system, captures the 3D spatial-spectral signal and encodes it to a 2D measurement. While numerous sophisticated neural networks have been elaborated for end-to-end reconstruction, trade-offs still need to be made among performance, efficiency (training and inference time), and feasibility (the ability of restoring high resolution HSI on limited GPU memory). This raises a challenge to design a new baseline to conjointly meet the above requirements. In this paper, we fill in this blank by proposing a Spatial/Spectral Invariant Residual U-Net, namely SSI-ResU-Net. It differentiates with U-Net in three folds--1) scale/spectral-invariant learning, 2) nested residual learning, and 3) computational efficiency. Benefiting from these three modules, the proposed SSI-ResU-Net outperforms the current state-of-the-art method TSA-Net by over 3 dB in PSNR and 0.036 in SSIM while only using 2.82% trainable parameters. To the greatest extent, SSI-ResU-Net achieves competing performance with over 77.3% reduction in terms of floating-point operations (FLOPs), which for the first time, makes high-resolution HSI reconstruction feasible under practical application scenarios. Code and pre-trained models are made available at https://github.com/Jiamian-Wang/HSI_baseline.


翻译:3D超光谱图像(HSI)重建的研究是指快速压缩成像的反向过程,在这一过程中,光学系统,例如编码孔径光光光谱成像系统(CASSI),捕捉3D空间光谱信号并将其编码为2D测量。虽然已经为端到端重建开发了许多复杂的神经网络,但仍需要在性能、效率(培训和推断时间)和可行性(在有限的GPU记忆上恢复高分辨率HSI的能力)之间作出权衡。这带来了设计新的基准以同时满足上述要求的挑战。在本文中,我们填补这一空白的方法是提出一个空间/光谱光谱光谱光谱光谱光谱的U-光谱信号并将其编码编码编码为2DDDD-OVI。它与三折叠式前的UNet/光谱变异性学习中的U-Net有区别,2个巢化的残余学习和3个计算效率。从这三种模块中获益,拟议的SSI-ResU-Net超越了当前状态的基线,在SIM-Resal-al del-deal developmental deal destrations tal destrational developationsal developments 2.

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