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洞察——风格注意力网络（SANet）在任意风格迁移中的应用

2020-11-08 07:19:00 【人工智能遇见磐创】

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作者|dhwani mehta 编译|Flin 来源|medium

图像风格化是近几十年来研究的一种图像处理技术，本文旨在展示一种高效新颖的风格注意力网络（SANet）方法，在平衡全局和局部风格模式的同时，保留内容结构，合成高质量的风格化图像。

风格迁移机制概述

有没有想象过如果由杰出的艺术家来制作照片，照片看起来会怎样？任意风格迁移通过将内容图像（目标图像）与风格图像（其纹理即画笔描边，角度几何形状，图案，颜色过渡等需要绘制到内容图像的图像）混合，从而将其变为现实，以生成第三幅从未见过的图像。

新颖的SANet风格迁移方法

任意风格迁移的最终目标是实现概括性，并保持质量和效率。

在平衡全局和局部风格模式以及由于以下原因而保留内容结构：

  1. 使用学习的相似性内核而不是固定的内核

  2. 使用基于软注意力的网络代替硬注意力进行风格装饰

  3. 在训练过程中避免失去特征，以保持内容结构而又不损失风格的丰富性

使用SANet进行任意风格迁移的构建块

整个风格迁移机制可以总结如下：

让我们逐步了解整个体系结构，最后获得全方位的概览。

全面的SANet架构

让我们尝试解开整个架构，以更好地了解：

  • 编码器解码器模块

  • 风格注意力模块

  • 损失函数的计算

编码器-解码器模块

解决风格迁移问题的最重要步骤是编码器-解码器机制。预训练的VGG-19网络对一个图像进行编码，形成一个表示形式，然后传递给解码器，该解码器尝试将原始输入图像重新构造回去。

风格注意力模块

SANet体系结构将来自VGG-19编码器的内容和风格图像的输入作为特征图，并对其进行规范化后，转换为特征空间，以计算内容和风格特征图之间的关注度。

损失函数的计算

预训练的VGG-19用于计算损失函数，以便按以下方式训练解码器：

完整的损失计算公式

关于内容和风格损失计算的一个构想：

SANet中内容和风格损失组件的计算概述

特征损失的计算

由于具有新颖的特征损失功能，SANet体系结构能够保留内容结构并丰富样式模式。

SANet中特征损失计算的概述

计算相同输入图像在没有任何风格空白的情况下的损失，使得特征损失同时实现内容结构和风格特征的维护。

结论与结果

实验显然表明，使用SANet进行风格迁移所获得的结果将解析各种风格，

例如全局颜色分布，纹理和局部风格，同时保持内容的结构。同样，SANet在区分内容结构和与每个语义内容相对应的迁移风格方面也很有用。因此可以推断出，SANet不仅在保持内容结构方面很有效，而且在保留风格结构特征方面也很有效，并且可以轻松地融合风格特征，从而丰富了全局风格和局部风格统计信息。

参考文献

[1]朴大英和李光熙。“通过关注风格的网络进行任意风格的迁移。” IEEE计算机视觉与模式识别会议论文集。2019。

[2] Gatys，Leon A.，Alexander S. Ecker和Matthias Bethge。“使用卷积神经网络进行图像风格迁移。” IEEE计算机视觉和模式识别会议论文集。2016。

[3] Huang，Xun和Serge Belongie。“通过自适应实例标准化实时进行任意风格迁移。” IEEE国际计算机视觉会议论文集。2017。

[4]李一军，等。“通过特征转换实现通用风格迁移。” 神经信息处理系统的研究进展。2017。

[5]盛路，等。“头像网：通过特征装饰进行多尺度零镜头风格转移。” IEEE计算机视觉与模式识别会议论文集。2018。

原文链接：https://medium.com/visionwizard/insight-on-style-attentional-networks-for-arbitrary-style-transfer-ade42e551dce

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