For deep learning methods of image super-resolution, the most critical issue is whether the paired low and high resolution images for training accurately reflect the sampling process of real cameras. Low and high resolution (LR$\sim$HR) image pairs synthesized by existing degradation models (e.g. bicubic downsampling) deviate from those in reality; thus the super-resolution CNN trained by these synthesized LR$\sim$HR image pairs does not perform well when being applied to real images. In this paper, we propose a novel method to capture a large set of realistic LR$\sim$HR image pairs using real cameras. The data acquisition is carried out under controllable lab conditions with minimum human intervention and at high throughput (about 500 image pairs per hour). The high level of automation makes it easy to produce a set of real LR$\sim$HR training image pairs for each camera.Our innovation is to shoot images displayed on an ultra-high quality screen at different resolutions. There are three distinctive advantages of our method for image super-resolution. First, as the LR and HR images are taken of a 3D planar surface (the screen) the registration problem fits exactly to a homography model and we can display specially designed markers on the image to improve the registration precision. Second, the displayed digital image file can be exploited as a reference to optimize the high frequency content of the restored image. Third, this high-efficiency data collection method makes it possible to collect a customized dataset for each camera sensor, for which one can train a specific model for the intended camera sensor. Experimental results show that training a super-resolution CNN by our LR$\sim$HR dataset has superior restoration performance than training it by existing datasets on real world images at the inference stage.


翻译:对于图像超分辨率的深层学习方法,最关键的问题是用于培训的低分辨率和高分辨率相配图像是否准确反映了真实相机的取样过程。由现有降解模型合成的低分辨率和高分辨率图像配对(例如双立方下游抽样)与现实中不同;因此,由这些合成的LR$\sim$HR图像配对所培训的超级分辨率CNN在应用真实图像时效果不佳。在本文中,我们提出了一个新颖的方法,用真实相机来捕捉大量现实的LR$\sim$HR图像配对。低分辨率和高分辨率(LR$\sim$HR)图像配对在可控制的实验室条件下以最小的人类干预和高通量(大约每小时500张图像配对)合成图像配对相配对。由于高度自动化,制作一套真实的LRR$\sim$HR培训配对每张图像配对。通过不同分辨率的屏幕拍摄超高质量的图像。我们用于图像超清晰度解的图像的三种方法的明显优势。首先,因为高清晰的RRRRR和HR图像配制的图像是用于在高清晰的图像的图像的图像上,我们正在的显示的图像的显示的图像的图像的图像的演示的升级的升级的图像的图像的升级,我们的一个显示。

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