1.基于多辨别器对抗网络的碑帖二值化背景噪声去除方法,其特征在于,包括如下步骤:步骤1:建立取样样本;
步骤2:根据步骤1中的取样样本,进行预处理,作为最终训练数据集;
步骤3:将步骤2中得到的训练数据集输入去噪网络中进行训练,依次更新生成网络权重和辨别网络权重;
步骤4:将需要去除噪声的碑帖数据输入步骤3更新后的辨别网络和生成网络中进行去噪,得到去除噪声后的碑帖图像。
2.如权利要求1所述的基于多辨别器对抗网络的碑帖二值化背景噪声去除方法,其特征在于,所述步骤1的具体过程为:收集多张碑帖图像,人工将其分为干净图像和噪声图像两类,最终分别得到m张不配对的带噪声图片和干净图像,即为取样样本。
3.如权利要求1所述的基于多辨别器对抗网络的碑帖二值化背景噪声去除方法,其特征在于,所述步骤2的具体过程为:步骤2.1:对样本进行二值化操作,然后判断图像背景色是否为白色,对于背景色不为白色的二值化图像进行反色操作;
步骤2.2:将经过步骤2.1处理过后的碑帖图像随机裁剪成w×h大小,得到2m张大小为w×h带噪碑帖图像和干净碑帖图像;
步骤2.3:对步骤2.2中的干净碑帖图像进行噪声模拟,获得与干净碑帖图像配对的带噪图像,形成m对图像对{X,Z},其中X表示干净图像,Z表示加有模拟噪声的带噪图像;
步骤2.4:对步骤2.2中的干净碑帖图像进行高斯模糊,得到m张高斯模糊后的干净碑帖图像;
步骤2.5:将步骤2.3与步骤2.4得到的图像一起作为最终训练数据集。
4.如权利要求1所述的基于多辨别器对抗网络的碑帖二值化背景噪声去除方法,其特征在于,所述步骤3的具体过程为:步骤3.1:选取步骤2中任意一个带噪声图像Z,输入生成器网络G,带有噪声的碑帖图像Z经过生成器网络G的计算,输出一张与输入图像大小相同的干净图像fake_img=G(Z);
步骤3.2:在步骤2中选取与步骤3.1中带噪图像Z配对的干净图像X,将步骤3.1生成的干净图像fake_img和干净图像X同时与选取的带噪图像Z配对得到两个图像对,记为:m={Z,fake_img}和n={Z,X},随后将图像对m,n输入辨别网络D0,得到两个概率值D0(m),D0(n),建立对抗网络损失函数为公式(1):其中 表示m服从真实数据概率分布的期望; 表示n服从生成数
据概率分布的期望;D0(m)表示生成图像对m输入辨别器D0后的输出值,表示该图像对为真的概率;D0(n)表示真实图像对n输入辨别器D0后的输出值,表示该图像对为真的概率;Ladv0表示生成器和辨别器D0对应的对抗损失函数;
步骤3.3:在步骤2中随机选取一张干净图像X0,将X0和步骤3.1中生成图像fake_img输入辨别网络D1,得到两个概率值D1(X0),D1(fake_img),建立对抗网络损失函数为公式(2):其中 表示X服从真实干净数据概率分布期望, 表示Z服从真实
带噪数据分布期望,G(Z)表示带噪图像经过生成器网络G计算后得到的去噪图像;D1(X)表示干净图像X输入辨别器D1输出的值,表示该图像为真的概率;D1(G(Z)表示有生成器G生成的图像输入辨别器D1输出的值,表示将生成图像分为真的概率;Ladv1表示生成器和辨别器D1对应的对抗损失函数;
步骤3.4:在步骤2中选取步骤3.2中干净图像X对应的高斯模糊后的图像W,将干净图像X,步骤3.1中生成的干净图像fake_img和高斯模糊后的图像W输入辨别网络D2,得到三个概率值D2(X),D2(fake_img)和D2(W),建立对抗网络损失函数为公式(3):Ladv2=E[log(P0(D2(X)))+log(1-P1(D2(W)))+log(1-P2(D2(G(Z))))] (3)其中E表示X服从真实干净数据概率分布期望、W服从真实高斯模糊数据概率分布期望、Z服从真实带噪数据分布期望,P0(D2(X))表示辨别网络D2将图像X分类为标签0的概率,P1(D2(W))表示辨别网络D2将图像W分类为标签1的概率,P2(D2(G(Z)))表示辨别网络D2将生成图像G(Z)分类为标签2的概率;Ladv2表示生成器和辨别器D2对应的对抗损失函数;
步骤3.5:将步骤3.2-3.4中三个辨别网络的对抗损失函数结合,得到公式(4):Ladv=λLadv0+αLadv1+βLadv2 (4)
其中λ,α,β为常数且λ=10,α=β=1,分别表示各个辨别网络在整体去噪模型中所占的权重比例;Ladv表示总的生成器和辨别器对应的对抗损失函数;
最终可得到总的损失函数为:
Loss(ω,θ)=Ladv+ηLL1(G) (5)
其中ω和θ分别表示生成器网络和辨别器网络的权重,η表示常数且η=1000,L表示损失值,L1表示曼哈顿距离,LL1表示L1距离的损失值;Loss(ω,θ)表示总的损失函数;ω表示生成器的权重参数;θ表示辨别器的权重参数;
步骤3.6:计算步骤3.5中总的损失函数,使用Adam梯度下降方式依次更新生成器与辨别器权重参数:Adam(ω,Loss,learning_rate),Adam(θ,Loss,learning_rate);
其中learning_rate表示梯度下降学习率,learning_rate=0.0002,当D0(n)≈D0(m),D1(G(Z))≈D1(X),D2(G(Z))≈D2(X),即fake_img≈X时,生成网络G生成的图像与干净图像无线接近时,训练完成。
5.如权利要求1所述的基于多辨别器对抗网络的碑帖二值化背景噪声去除方法,其特征在于,所述步骤4的具体过程为:步骤4.1:对需要去除噪声的碑帖图像进行二值化处理,判断二值化图像背景是否为白色,若不是则进行反色操作;
步骤4.2:将经过步骤4.1处理后的碑帖图像image输入经过步骤3训练更新的生成器网络G中,输出生成图像G(image)即为去除噪声后的碑帖图像。