FFA-Net

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720 150 中等 1 次阅读 1周前开发框架图像
AI 解读 由 AI 自动生成,仅供参考

FFA-Net 是一款专为单张图像去雾设计的深度学习开源模型,由北京大学与北京航空航天大学联合研发。它主要解决户外或室内拍摄时,因大气散射导致图像对比度降低、色彩失真及细节模糊的问题,能将朦胧的雾天照片还原为清晰透亮的画面。

该工具的核心亮点在于其独特的“特征融合注意力网络”架构。不同于传统方法,FFA-Net 通过通道注意力与像素注意力机制,智能地聚焦于图像中的关键区域与特征通道,并结合残差密集块进行多层次特征融合。在权威 RESIDE 数据集的测试中,其在室内与室外场景下的去雾效果(PSNR 与 SSIM 指标)均显著优于当时的主流算法,展现了卓越的复原能力。

FFA-Net 非常适合计算机视觉领域的研究人员、AI 开发者以及需要高质量去雾预处理的专业设计师使用。项目基于 PyTorch 框架,提供了完整的训练与测试代码,并支持在 NVIDIA GPU 环境下高效运行。无论是希望深入探究注意力机制在底层视觉任务中应用的学者,还是寻求将先进去雾算法集成到实际系统中的工程师,都能从中获得宝贵的参考与实用的工具支持。

使用场景

某智慧城市交通监控团队正在处理一批因雾霾天气导致能见度极低的路口抓拍图像,急需恢复画面细节以进行后续的车辆识别与事故分析。

没有 FFA-Net 时

  • 细节丢失严重:传统去雾算法(如 DCP)在处理浓雾时容易过度增强,导致天空区域出现伪影,远处车辆轮廓依然模糊不清。
  • 色彩失真明显:去雾后的图像往往偏色严重,原本红色的刹车灯或交通信号灯变得暗淡或变色,干扰人工研判。
  • 算法泛化性差:在室内监控或光线复杂的户外场景中,旧模型参数固定,无法自适应不同浓度的雾气,需人工反复调整阈值。
  • 下游任务受阻:由于图像信噪比低且边缘信息缺失,接入的 AI 车牌识别系统准确率从正常的 95% 骤降至 60% 以下。

使用 FFA-Net 后

  • 特征融合精准复原:FFA-Net 利用特征融合注意力机制,有效保留了高频细节,即使在大雾环境下也能清晰还原远处车辆的纹理与边缘。
  • 色彩高度保真:通过端到端的深度学习训练,输出图像的色彩分布与真实无雾场景高度一致,确保交通信号灯颜色准确无误。
  • 全场景自适应强:无论是在 RESIDE 数据集中的室内还是复杂户外场景,FFA-Net 均能自动适应雾气浓度,无需人工干预即可输出稳定结果。
  • 赋能业务指标提升:经过去雾处理的高清图像使后端车牌识别准确率回升至 92% 以上,大幅降低了人工复核的成本。

FFA-Net 通过先进的注意力机制将模糊的“雾里看花”转化为清晰可用的视觉情报,显著提升了恶劣天气下智能监控系统的实战效能。

运行环境要求

GPU

必需 NVIDIA GPU 且支持 CUDA,具体型号、显存大小及 CUDA 版本未说明

内存

未说明

依赖
notes该工具用于单图像去雾。训练时若拥有更多计算资源,扩大批处理大小 (bs)、裁剪尺寸 (crop_size)、每组块数 (gps) 和块数量 (blocks) 可获得更好结果。预训练模型需从百度网盘或 Google Drive 下载并放入指定文件夹。数据集需自行从 RESIDE 网站下载并按特定目录结构存放。
pythonpython3
PyTorch>=1.0
numpy
matplotlib
tensorboardX
FFA-Net hero image

快速开始

FFA-Net:用于单张图像去雾的特征融合注意力网络(AAAI 2020)

官方实现。


作者:Xu Qin、Zhilin Wang 等,北京大学与北京航空航天大学。

引用

@inproceedings{qin2020ffa,
title={FFA-Net: Feature fusion attention network for single image dehazing},
author={Qin, Xu and Wang, Zhilin and Bai, Yuanchao and Xie, Xiaodong and Jia, Huizhu},
booktitle={Proceedings of the AAAI Conference on Artificial Intelligence},
volume={34},
number={07},
pages={11908--11915},
year={2020}
}

依赖与安装

  • python3
  • PyTorch≥1.0
  • NVIDIA GPU+CUDA
  • numpy
  • matplotlib
  • tensorboardX(可选)

数据集准备

数据集官网:RESIDE;论文 arXiv 版本:[RESIDE:单张图像去雾基准]

文件结构
    FFA-Net
    |-- README.md
    |-- net
    |-- data
        |-- RESIDE
            |-- ITS
                |-- hazy
                    |-- *.png
                |-- clear
                    |-- *.png
            |-- OTS 
                |-- hazy
                    |-- *.jpg
                |-- clear
                    |-- *.jpg
            |-- SOTS
                |-- indoor
                    |-- hazy
                        |-- *.png
                    |-- clear
                        |-- *.png
                |-- outdoor
                    |-- hazy
                        |-- *.jpg
                    |-- clear
                        |-- *.png

指标更新

方法 室内(PSNR/SSIM) 室外(PSNR/SSIM)
DCP 16.62/0.8179 19.13/0.8148
AOD-Net 19.06/0.8504 20.29/0.8765
DehazeNet 21.14/0.8472 22.46/0.8514
GFN 22.30/0.8800 21.55/0.8444
GCANet 30.23/0.9800 -/-
我们的方法 36.39/0.9886 33.57/0.9840

使用方法

训练

  • 如果您想使用 tensorboard 或查看 中间预测结果,请移除 main.py 中的相关注释*

  • 如果您有更多计算资源,适当增大 bscrop_sizegpsblocks 参数将有助于获得更好的效果*

ITS 数据集上训练网络:

python main.py --net='ffa' --crop --crop_size=240 --blocks=19 --gps=3 --bs=2 --lr=0.0001 --trainset='its_train' --testset='its_test' --steps=500000 --eval_step=5000

OTS 数据集上训练网络:

python main.py --net='ffa' --crop --crop_size=240 --blocks=19 --gps=3 --bs=2 --lr=0.0001 --trainset='ots_train' --testset='ots_test' --steps=1000000 --eval_step=5000

测试

已训练好的模型可在百度网盘下载:https://pan.baidu.com/s/1-pgSXN6-NXLzmTp21L_qIg,提取码:`4gat`

或谷歌云盘:https://drive.google.com/drive/folders/19_lSUPrpLDZl9AyewhHBsHidZEpTMIV5?usp=sharing

  • 将模型放入 net/trained_models/ 文件夹。*

  • 将您的图片放入 net/test_imgs/ 文件夹。*

python test.py --task='its or ots' --test_imgs='test_imgs'

样例

常见问题

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