WO2023128349A1 - Super-resolution imaging method using cooperative learning - Google Patents

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WO2023128349A1
WO2023128349A1 PCT/KR2022/019576 KR2022019576W WO2023128349A1 WO 2023128349 A1 WO2023128349 A1 WO 2023128349A1 KR 2022019576 W KR2022019576 W KR 2022019576W WO 2023128349 A1 WO2023128349 A1 WO 2023128349A1
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images
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generating
learning
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이상윤
윤광진
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주식회사 에스아이에이
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Definitions

  • the present disclosure relates to a super-resolution imaging method, and more specifically, to a super-resolution imaging method utilizing a model learned based on multiple source images.
  • Korean Patent Registration No. 10-2337412 (2021.12.06) discloses a deep learning-based super-resolution imaging method.
  • the present disclosure is to solve the above-described problems of the prior art, and an object of the present disclosure is to perform super-resolution imaging by utilizing a model learned based on multiple source images.
  • a deep learning-based super-resolution imaging method performed by a computing device including at least one processor is disclosed.
  • the method is an imaging method performed by a computing device including at least one processor 110, and includes generating a high-resolution image by comparing it with an input image using an imaging model.
  • the imaging model may include generating a plurality of second images having low resolution in comparison with the first image based on at least one first image using the first model.
  • the method may also include generating a plurality of high-resolution third images by comparing the second image based on the plurality of second images using a second model. In this case, the second model may be learned based on comparison using the plurality of third images.
  • the first model includes a plurality of first sub-models. At this time, the plurality of first sub-models output the plurality of second images based on the at least one first image. However, the plurality of first sub-models may be different from each other.
  • generating the plurality of second images may include adding noise to the at least one first image.
  • the method may further include generating the plurality of second images based on the at least one first image to which the noise is added.
  • adding noise to the at least one first image may include generating a single channel noise sample;
  • the method may further include generating a multi-channel noise sample having a plurality of channels by calculating the single-channel noise sample with a plurality of scaling factors and concatenating the resulting values.
  • the method may also include concatenating the multi-channel noise sample with a feature map of the at least one first image.
  • the single channel noise sample may include Gaussian noise.
  • the scaling factor may be learned based on at least one of the at least one first image and the plurality of third images.
  • the second model may be trained based on the first learning method, the second learning method, or the third learning method.
  • the second model may include a plurality of second sub-models.
  • each of the plurality of second sub-models may output a third image set including the plurality of third images based on the plurality of second images.
  • the plurality of second sub-models may be different from each other.
  • the first learning method includes generating a first loss value based on comparing at least one of the plurality of third images with the at least one first image, and the first loss value It may include learning the second model based on.
  • the second learning method may include generating a third image set including a plurality of third images based on the second image using the plurality of second sub-models; Comparing elements included in the image set with each other and outputting the second loss value. And, it may include learning a second model based on the second loss value.
  • the generating of the third image set may include a second sub-model_i that is an i-th second sub-model based on a second image_j that is a j-th image among the plurality of second images. and generating a third image_ji by using . Also, a step of generating a third image_jj by using a second sub-model_j that is a j-th second sub-model based on the second image_j is included. The outputting of the second loss value includes comparing the third image_ji with the third image_jj and outputting the second loss value.
  • i and j may be natural numbers that do not have different maximum values.
  • the plurality of third learning methods ensemble elements included in the third image sets generated by the plurality of second sub-models to output pseudo labels.
  • the method may include outputting a third loss value based on the capital label and a third image, and learning the second model based on the third loss value.
  • i and j are described as consecutive letters for convenience, but may not represent consecutive values in the embodiment. That is, j may not be i+1.
  • a computer program is disclosed according to an embodiment of the present disclosure for realizing the above object.
  • the program when the computer program is executed on one or more processors, performs an operation of generating a high-resolution image by comparing it with an input image using an imaging model, wherein the operations are performed by using a first model, at least one first An operation of generating a plurality of second images having a low resolution in comparison with the at least one first image based on one image and using a second model to generate the plurality of second images and the plurality of second images based on the plurality of second images.
  • an operation of generating a plurality of high-resolution third images is performed.
  • the second model may be learned based on comparison using the plurality of third images.
  • An apparatus for realizing the above object, the apparatus comprising: a processor including one or more cores; network unit; and memory.
  • the processor may generate a high-resolution image by comparing the input image using the imaging model.
  • the processor may generate a plurality of low-resolution second images based on the at least one first image by comparing the at least one first image using the first model.
  • the processor may generate a plurality of third images having a high resolution by comparing the plurality of second images based on the plurality of second images using the second model.
  • the second model may be learned based on comparison using the plurality of third images.
  • the present disclosure can improve super-resolution imaging performance by utilizing a model learned based on multiple source images.
  • FIG. 1 is a schematic diagram of a computing device for imaging according to an embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 2 is a schematic diagram illustrating a network function according to an embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 3 is a schematic diagram briefly illustrating an imaging method and a first learning method performed by a computing device including at least one processor on which embodiments of the present disclosure may be implemented.
  • FIG. 4 is a schematic diagram of a method of inserting noise into a first image according to an embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 5 is a schematic diagram of a method for learning a second model through a collaborative learning method, which is a second learning method according to an embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 6 is a schematic diagram of a method for learning a second model based on an ensemble, which is a third learning method according to an embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 7 is a flowchart illustrating a process of performing imaging according to an embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 8 is a simplified and general schematic diagram of an exemplary computing environment in which embodiments of the present disclosure may be implemented.
  • a component may be, but is not limited to, a procedure, processor, object, thread of execution, program, and/or computer running on a processor.
  • an application running on a computing device and a computing device may be components.
  • One or more components may reside within a processor and/or thread of execution.
  • a component can be localized within a single computer.
  • a component may be distributed between two or more computers. Also, these components can execute from various computer readable media having various data structures stored thereon.
  • Components may be connected, for example, via signals with one or more packets of data (e.g., data and/or signals from one component interacting with another component in a local system, distributed system) to other systems and over a network such as the Internet. data being transmitted) may communicate via local and/or remote processes.
  • packets of data e.g., data and/or signals from one component interacting with another component in a local system, distributed system
  • a network such as the Internet. data being transmitted
  • the term “or” is intended to mean an inclusive “or” rather than an exclusive “or”. That is, unless otherwise specified or clear from the context, “X employs A or B” is intended to mean one of the natural inclusive substitutions. That is, X uses A; X uses B; Or, if X uses both A and B, "X uses either A or B" may apply to either of these cases. Also, the term “and/or” as used herein should be understood to refer to and include all possible combinations of one or more of the listed related items.
  • Skilled artisans will further understand that the various illustrative logical blocks, components, modules, circuits, means, logics, and algorithm steps described in connection with the embodiments disclosed herein may be implemented in electronic hardware, computer software, or both. It should be recognized that it can be implemented with combinations of To clearly illustrate the interchangeability of hardware and software, various illustrative components, blocks, configurations, means, logics, modules, circuits, and steps have been described above generally in terms of their functionality. Whether such functionality is implemented in hardware or as software depends on the particular application and design constraints imposed on the overall system. Skilled artisans may implement the described functionality in varying ways for each particular application. However, such implementation decisions should not be interpreted as causing a departure from the scope of this disclosure.
  • network functions artificial neural networks, and neural networks may be used interchangeably.
  • a super resolution image can be understood as an image reconstructed at high resolution while maintaining content based on a relatively low resolution image.
  • the content may be an area determined to be significant when semantically segmenting the data. Examples include mountains, rivers, sky, dogs, cats, and trees.
  • the series of processes for generating the super-resolution image is performing super-resolution imaging.
  • a low-resolution image used in a series of processes for performing super-resolution imaging is referred to as a low resolution (LR) image.
  • a relatively higher resolution image than LR is referred to as a high resolution (HR) image.
  • HR high resolution
  • SR super resolution
  • the SR model may be understood as a model for reconstructing an LR image into an SR image.
  • a degradation generator (DG) model may be understood as a model for reconstructing an HR image into an LR image.
  • the present disclosure may utilize various types of images including at least one first image, a plurality of second images, a plurality of third images, and the like.
  • the at least one first image may include at least one HR image.
  • the plurality of second images may include multiple source images composed of LR images including different contents.
  • the plurality of third images may include multiple source images composed of SR images including different contents.
  • the present disclosure can improve the above disadvantages and improve the performance of super-resolution imaging.
  • FIG. 1 is a schematic diagram of a computing device for performing a super-resolution imaging method according to an embodiment of the present disclosure.
  • the configuration of the computing device 100 shown in FIG. 1 is only a simplified example.
  • the computing device 100 may include other components for performing a computing environment of the computing device 100, and only some of the disclosed components may constitute the computing device 100.
  • the computing device 100 may include a processor 110 , a memory 130 , and a network unit 150 .
  • the processor 110 may include one or more cores, and includes a central processing unit (CPU), a general purpose graphics processing unit (GPGPU), and a tensor processing unit (TPU) of a computing device. unit), data analysis, and processors for deep learning.
  • the processor 110 may read a computer program stored in the memory 130 and process data for machine learning according to an embodiment of the present disclosure. According to an embodiment of the present disclosure, the processor 110 may perform an operation for learning a neural network.
  • the processor 110 is used for neural network learning, such as processing input data for learning in deep learning (DL), extracting features from input data, calculating errors, and updating neural network weights using backpropagation. calculations can be performed.
  • DL deep learning
  • At least one of the CPU, GPGPU, and TPU of the processor 110 may process learning of the network function.
  • the CPU and GPGPU can process learning of network functions and data classification using network functions.
  • the learning of a network function and data classification using a network function may be processed by using processors of a plurality of computing devices together.
  • a computer program executed in a computing device according to an embodiment of the present disclosure may be a CPU, GPGPU or TPU executable program.
  • the memory 130 may store any type of information generated or determined by the processor 110 and any type of information received by the network unit 150 .
  • the memory 130 is a flash memory type, a hard disk type, a multimedia card micro type, or a card type memory (eg, SD or XD memory, etc.), RAM (Random Access Memory, RAM), SRAM (Static Random Access Memory), ROM (Read-Only Memory, ROM), EEPROM (Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory), PROM (Programmable Read-Only Memory) -Only Memory), a magnetic memory, a magnetic disk, and an optical disk may include at least one type of storage medium.
  • the computing device 100 may operate in relation to a web storage that performs a storage function of the memory 130 on the Internet.
  • the above description of the memory is only an example, and the present disclosure is not limited thereto.
  • the network unit 150 includes a Public Switched Telephone Network (PSTN), x Digital Subscriber Line (xDSL), Rate Adaptive DSL (RADSL), Multi Rate DSL (MDSL), and VDSL ( Various wired communication systems such as Very High Speed DSL), Universal Asymmetric DSL (UADSL), High Bit Rate DSL (HDSL), and Local Area Network (LAN) may be used.
  • PSTN Public Switched Telephone Network
  • xDSL Digital Subscriber Line
  • RADSL Rate Adaptive DSL
  • MDSL Multi Rate DSL
  • VDSL Various wired communication systems such as Very High Speed DSL), Universal Asymmetric DSL (UADSL), High Bit Rate DSL (HDSL), and Local Area Network (LAN) may be used.
  • LAN Local Area Network
  • the network unit 150 presented in this specification includes Code Division Multi Access (CDMA), Time Division Multi Access (TDMA), Frequency Division Multi Access (FDMA), Orthogonal Frequency Division Multi Access (OFDMA), SC-FDMA ( Single Carrier-FDMA) and other systems.
  • CDMA Code Division Multi Access
  • TDMA Time Division Multi Access
  • FDMA Frequency Division Multi Access
  • OFDMA Orthogonal Frequency Division Multi Access
  • SC-FDMA Single Carrier-FDMA
  • the network unit 150 may be configured regardless of its communication mode, such as wired and wireless, and may be configured with various communication networks such as a personal area network (PAN) and a wide area network (WAN).
  • PAN personal area network
  • WAN wide area network
  • the network may be the known World Wide Web (WWW), or may use a wireless transmission technology used for short-range communication, such as Infrared Data Association (IrDA) or Bluetooth.
  • IrDA Infrared Data Association
  • Bluetooth Bluetooth
  • FIG. 2 is a schematic diagram illustrating a network function according to an embodiment of the present disclosure.
  • a neural network may consist of a set of interconnected computational units, which may generally be referred to as nodes. These nodes may also be referred to as neurons.
  • a neural network includes one or more nodes. Nodes (or neurons) constituting neural networks may be interconnected by one or more links.
  • one or more nodes connected through a link may form a relative relationship of an input node and an output node.
  • the concept of an input node and an output node is relative, and any node in an output node relationship with one node may have an input node relationship with another node, and vice versa.
  • an input node to output node relationship may be created around a link. More than one output node can be connected to one input node through a link, and vice versa.
  • the value of data of the output node may be determined based on data input to the input node.
  • a link interconnecting an input node and an output node may have a weight.
  • the weight may be variable, and may be changed by a user or an algorithm in order to perform a function desired by the neural network. For example, when one or more input nodes are interconnected by respective links to one output node, the output node is set to a link corresponding to values input to input nodes connected to the output node and respective input nodes.
  • An output node value may be determined based on the weight.
  • one or more nodes are interconnected through one or more links to form an input node and output node relationship in the neural network.
  • Characteristics of the neural network may be determined according to the number of nodes and links in the neural network, an association between the nodes and links, and a weight value assigned to each link. For example, when there are two neural networks having the same number of nodes and links and different weight values of the links, the two neural networks may be recognized as different from each other.
  • a neural network may be composed of a set of one or more nodes.
  • a subset of nodes constituting a neural network may constitute a layer.
  • Some of the nodes constituting the neural network may form one layer based on distances from the first input node.
  • a set of nodes having a distance of n from the first input node may constitute n layers.
  • the distance from the first input node may be defined by the minimum number of links that must be passed through to reach the corresponding node from the first input node.
  • the definition of such a layer is arbitrary for explanation, and the order of a layer in a neural network may be defined in a method different from the above.
  • a layer of nodes may be defined by a distance from a final output node.
  • An initial input node may refer to one or more nodes to which data is directly input without going through a link in relation to other nodes among nodes in the neural network.
  • it may mean nodes that do not have other input nodes connected by a link.
  • the final output node may refer to one or more nodes that do not have an output node in relation to other nodes among nodes in the neural network.
  • the hidden node may refer to nodes constituting the neural network other than the first input node and the last output node.
  • the number of nodes in the input layer may be the same as the number of nodes in the output layer, and the number of nodes decreases and then increases again as the number of nodes progresses from the input layer to the hidden layer.
  • the neural network according to another embodiment of the present disclosure may be a neural network in which the number of nodes of the input layer may be less than the number of nodes of the output layer and the number of nodes decreases as the number of nodes increases from the input layer to the hidden layer. there is.
  • the neural network according to another embodiment of the present disclosure is a neural network in which the number of nodes in the input layer may be greater than the number of nodes in the output layer, and the number of nodes increases as the number of nodes increases from the input layer to the hidden layer.
  • a neural network according to another embodiment of the present disclosure may be a neural network in the form of a combination of the aforementioned neural networks.
  • a deep neural network may refer to a neural network including a plurality of hidden layers in addition to an input layer and an output layer.
  • Deep neural networks can reveal latent structures in data. In other words, it can identify the latent structure of a photo, text, video, sound, or music (e.g., what objects are in the photo, what the content and emotion of the text are, what the content and emotion of the audio are, etc.).
  • Deep neural networks include convolutional neural networks (CNNs), recurrent neural networks (RNNs), auto encoders, generative adversarial networks (GANs), and restricted boltzmann machines (RBMs).
  • Deep neural network a deep belief network (DBN), a Q network, a U network, a Siamese network, a Generative Adversarial Network (GAN), and the like.
  • DBN deep belief network
  • Q Q network
  • U U
  • Siamese Siamese network
  • GAN Generative Adversarial Network
  • the network function may include an autoencoder.
  • An autoencoder may be a type of artificial neural network for outputting output data similar to input data.
  • An auto-encoder may include at least one hidden layer, and an odd number of hidden layers may be disposed between input and output layers. The number of nodes of each layer may be reduced from the number of nodes of the input layer to an intermediate layer called the bottleneck layer (encoding), and then expanded symmetrically with the reduction from the bottleneck layer to the output layer (symmetrical to the input layer).
  • Autoencoders can perform non-linear dimensionality reduction. The number of input layers and output layers may correspond to dimensions after preprocessing of input data.
  • the number of hidden layer nodes included in the encoder may decrease as the distance from the input layer increases. If the number of nodes in the bottleneck layer (the layer with the fewest nodes located between the encoder and decoder) is too small, a sufficient amount of information may not be conveyed, so more than a certain number (e.g., more than half of the input layer, etc.) ) may be maintained.
  • the neural network may be trained using at least one of supervised learning, unsupervised learning, semi-supervised learning, and reinforcement learning. Learning of the neural network may be a process of applying knowledge for the neural network to perform a specific operation to the neural network.
  • a neural network can be trained in a way that minimizes output errors.
  • the learning data is repeatedly input into the neural network, the output of the neural network for the training data and the error of the target are calculated, and the error of the neural network is transferred from the output layer of the neural network to the input layer in the direction of reducing the error. It is a process of updating the weight of each node of the neural network by backpropagating in the same direction.
  • the learning data in which the correct answer is labeled is used for each learning data (ie, the labeled learning data), and in the case of comparative teacher learning, the correct answer may not be labeled in each learning data.
  • learning data in the case of teacher learning regarding data classification may be data in which each learning data is labeled with a category.
  • Labeled training data is input to a neural network, and an error may be calculated by comparing an output (category) of the neural network and a label of the training data.
  • an error may be calculated by comparing input learning data with a neural network output. The calculated error is back-propagated in a reverse direction (ie, from the output layer to the input layer) in the neural network, and the connection weight of each node of each layer of the neural network may be updated according to the back-propagation. The amount of change in the connection weight of each updated node may be determined according to a learning rate.
  • the neural network's computation of input data and backpropagation of errors can constitute a learning cycle (epoch).
  • the learning rate may be applied differently according to the number of iterations of the learning cycle of the neural network. For example, a high learning rate may be used in the early stage of neural network training to increase efficiency by allowing the neural network to quickly obtain a certain level of performance, and a low learning rate may be used in the late stage to increase accuracy.
  • training data can be a subset of real data (ie, data to be processed using the trained neural network), and therefore, errors for training data are reduced, but errors for real data are reduced. There may be incremental learning cycles.
  • Overfitting is a phenomenon in which errors for actual data increase due to excessive learning on training data. For example, a phenomenon in which a neural network that has learned a cat by showing a yellow cat does not recognize that it is a cat when it sees a cat other than yellow may be a type of overfitting. Overfitting can act as a cause of increasing the error of machine learning algorithms.
  • Various optimization methods can be used to prevent such overfitting. To prevent overfitting, methods such as increasing the training data, regularization, inactivating some nodes in the network during learning, and using a batch normalization layer should be applied. can
  • a computer readable medium storing a data structure is disclosed.
  • Data structure can refer to the organization, management, and storage of data that enables efficient access and modification of data.
  • Data structure may refer to the organization of data to solve a specific problem (eg, data retrieval, data storage, data modification in the shortest time).
  • a data structure may be defined as a physical or logical relationship between data elements designed to support a specific data processing function.
  • a logical relationship between data elements may include a connection relationship between user-defined data elements.
  • a physical relationship between data elements may include an actual relationship between data elements physically stored in a computer-readable storage medium (eg, a persistent storage device).
  • the data structure may specifically include a set of data, a relationship between data, and a function or command applicable to the data.
  • a computing device can perform calculations while using minimal resources of the computing device. Specifically, the computing device can increase the efficiency of operation, reading, insertion, deletion, comparison, exchange, and search through an effectively designed data structure.
  • the data structure can be divided into a linear data structure and a non-linear data structure according to the shape of the data structure.
  • a linear data structure may be a structure in which only one data is connected after one data.
  • Linear data structures may include lists, stacks, queues, and decks.
  • a list may refer to a series of data sets in which order exists internally.
  • the list may include a linked list.
  • a linked list may be a data structure in which data are connected in such a way that each data is connected in a single line with a pointer. In a linked list, a pointer can contain information about connection to the next or previous data.
  • a linked list can be expressed as a singly linked list, a doubly linked list, or a circular linked list depending on the form.
  • a stack can be a data enumeration structure that allows limited access to data.
  • a stack can be a linear data structure in which data can be processed (eg, inserted or deleted) at only one end of the data structure.
  • the data stored in the stack may be a LIFO-Last in First Out (Last in First Out) data structure.
  • a queue is a data listing structure that allows limited access to data, and unlike a stack, it can be a data structure (FIFO-First in First Out) in which data stored later comes out later.
  • a deck can be a data structure that can handle data from either end of the data structure.
  • the nonlinear data structure may be a structure in which a plurality of data are connected after one data.
  • the non-linear data structure may include a graph data structure.
  • a graph data structure can be defined as a vertex and an edge, and an edge can include a line connecting two different vertices.
  • a graph data structure may include a tree data structure.
  • the tree data structure may be a data structure in which one path connects two different vertices among a plurality of vertices included in the tree. That is, it may be a data structure that does not form a loop in a graph data structure.
  • the data structure may include a neural network.
  • the data structure including the neural network may be stored in a computer readable medium.
  • the data structure including the neural network may also include preprocessed data for processing by the neural network, data input to the neural network, weights of the neural network, hyperparameters of the neural network, data obtained from the neural network, activation function associated with each node or layer of the neural network, and neural network It may include a loss function for learning of .
  • a data structure including a neural network may include any of the components described above.
  • the data structure including the neural network includes preprocessed data for processing by the neural network, data input to the neural network, weights of the neural network, hyperparameters of the neural network, data obtained from the neural network, activation function associated with each node or layer of the neural network, and neural network. It may be configured to include all or any combination thereof, such as a loss function for learning of .
  • the data structure comprising the neural network may include any other information that determines the characteristics of the neural network.
  • the data structure may include all types of data used or generated in the computational process of the neural network, but is not limited to the above.
  • a computer readable medium may include a computer readable recording medium and/or a computer readable transmission medium.
  • a neural network may consist of a set of interconnected computational units, which may generally be referred to as nodes. These nodes may also be referred to as neurons.
  • a neural network includes one or more nodes.
  • the data structure may include data input to the neural network.
  • a data structure including data input to the neural network may be stored in a computer readable medium.
  • Data input to the neural network may include training data input during a neural network learning process and/or input data input to a neural network that has been trained.
  • Data input to the neural network may include pre-processed data and/or data subject to pre-processing.
  • Pre-processing may include a data processing process for inputting data to a neural network.
  • the data structure may include data subject to pre-processing and data generated by pre-processing.
  • the data structure may include the weights of the neural network.
  • weights and parameters may be used in the same meaning.
  • a data structure including weights of a neural network may be stored in a computer readable medium.
  • a neural network may include a plurality of weights.
  • the weight may be variable, and may be changed by a user or an algorithm in order to perform a function desired by the neural network. For example, when one or more input nodes are interconnected by respective links to one output node, the output node is set to a link corresponding to values input to input nodes connected to the output node and respective input nodes.
  • a data value output from an output node may be determined based on the weight.
  • the weights may include weights that are varied during neural network training and/or weights for which neural network training has been completed.
  • the variable weight in the neural network learning process may include a weight at the time the learning cycle starts and/or a variable weight during the learning cycle.
  • the weights for which neural network learning has been completed may include weights for which learning cycles have been completed.
  • the data structure including the weights of the neural network may include a data structure including weights that are variable during the neural network learning process and/or weights for which neural network learning is completed. Therefore, it is assumed that the above-described weights and/or combinations of weights are included in the data structure including the weights of the neural network.
  • the foregoing data structure is only an example, and the present disclosure is not limited thereto.
  • the data structure including the weights of the neural network may be stored in a computer readable storage medium (eg, a memory or a hard disk) after going through a serialization process.
  • Serialization can be the process of converting a data structure into a form that can be stored on the same or another computing device and later reconstructed and used.
  • the computing device may transmit and receive data through a network by serializing the data structure.
  • the data structure including the weights of the serialized neural network may be reconstructed on the same computing device or another computing device through deserialization.
  • the data structure including the weights of the neural network is not limited to serialization.
  • the data structure including the weights of the neural network is a data structure for increasing the efficiency of operation while minimizing the resource of the computing device (for example, B-Tree, Trie, m-way search tree, AVL tree, Red-Black Tree).
  • the resource of the computing device for example, B-Tree, Trie, m-way search tree, AVL tree, Red-Black Tree.
  • the data structure may include hyper-parameters of the neural network.
  • the data structure including the hyperparameters of the neural network may be stored in a computer readable medium.
  • a hyperparameter may be a variable variable by a user. Hyperparameters include, for example, learning rate, cost function, number of learning cycle iterations, weight initialization (eg, setting the range of weight values to be targeted for weight initialization), hidden unit number (eg, the number of hidden layers and the number of nodes in the hidden layer).
  • weight initialization eg, setting the range of weight values to be targeted for weight initialization
  • hidden unit number eg, the number of hidden layers and the number of nodes in the hidden layer.
  • FIG. 3 is a schematic diagram briefly illustrating an imaging method and a first learning method performed by a computing device including at least one processor according to an embodiment of the present disclosure.
  • the processor 110 of the computer device 100 uses a first model 320 to generate a plurality of first images based on at least one first image 310 .
  • 2 images 330 may be created.
  • the processor 110 according to an embodiment of the present disclosure may generate a plurality of third images 350 by using the second model 340 based on the plurality of second images 330 .
  • the processor 110 according to an embodiment of the present disclosure compares the plurality of third images 350 with at least one first image 310 so that the third image 350 to be compared is at least one first image 350.
  • the second model 340 may be trained to be similar to the first image 310 .
  • the first model 320 may include a plurality of different first sub-models.
  • the second model 340 may include a plurality of different second sub-models.
  • the at least one first image 310 may include at least one HR image.
  • the plurality of second images 330 include LR images as many as the number of combinations of at least one first image 310 and a plurality of first sub-models of the first model 320. can do.
  • the plurality of third images 350 may include as many SR images as the number of combinations of the plurality of second images 330 and the plurality of second sub-models of the second model 340. can Referring to FIG. 3 , the processor 110 of the computer device 100 according to an embodiment of the present disclosure converts the plurality of third images 350 generated from the second model 340 into the at least one first image.
  • the second model 340 may be trained by comparing with 1 image 310 .
  • the processor 110 compares the at least one first image 310 and the plurality of third images 350 to generate a first loss value 360 in order to train the second model.
  • a method of learning the second model 340 based on the generated first loss value 360 is referred to as a 'first learning method'.
  • FIG. 4 is a schematic diagram of a method of inserting noise into a first image according to an embodiment of the present disclosure.
  • the first image including the same content but having different noise may be generated.
  • a data set may be configured by generating a plurality of first images including the same content but having different noises. Since the processor 110 can generate a high-quality LR image that is difficult to obtain, when the second model is trained based on the LR image, noise existing in the LR image can be effectively imitated.
  • the processor 110 may add noise to at least one first image 421 .
  • the plurality of second images may be generated based on the at least one first image 415 to which the noise is added.
  • a single channel noise sample 410 may be generated.
  • a multi-channel noise sample 413 having a plurality of channels may be generated by performing an operation 411 on the single-channel noise sample with a plurality of scaling factors and concatenating the resulting values.
  • the feature map of the first image 415 including noise may be generated by concatenating the multi-channel noise sample 413 with the feature map of the first image 421 .
  • a series of noise insertion processes 430 may be repeated a predetermined number of times.
  • the single-channel noise may include Gaussian noise.
  • the scaling factor may be learned based on at least one of the first image and the third image.
  • the learning method may extract noise based on the at least one first image or at least one of the plurality of third images and adjust a scaling factor to generate noise similar to the extracted noise. .
  • FIG. 5 is a schematic diagram of a method for learning a second model through a collaborative learning method according to an embodiment of the present disclosure.
  • the processor 110 generates a plurality of second images 510 and a second model 520 including a plurality of second sub-models.
  • a third image set having different contents may be created.
  • the processor 11 may generate third image sets 530 and 531 for each of the plurality of second images 510 by using the plurality of second sub-models. there is.
  • third image sets may be generated in proportion to the number of second images 510 .
  • different contents are classified as 'x' and 'y'.
  • the processor 110 may generate second loss values based on a comparison between elements included in each third image set, and thus generated second loss values.
  • the second model 520 may be trained based on 2 loss values.
  • the processor 110 inputs a specific second image_x to the second model 520 and outputs a third image set_x 530, and another image set_x 530. It may include a third image set_y (531) output by inputting 2 images_y to the second model 520, and comparing elements included in the third image set_x (530).
  • Second loss values may be generated based on the operation of performing the image set and the operation of comparing elements included in the third image set_y 531 .
  • the learning method of the second model 520 is referred to as a 'second learning method'.
  • the processor 110 sets a plurality of third images based on a second model 520 including a plurality of second images 510 and a plurality of second sub-models. may be generated, the elements included in each of the plurality of third image sets may be compared with each other to output the second loss values, and the second model 520 may be learned based on the second loss values. there is.
  • the processor 110 generates a third image set for each of the plurality of second images 510 using the plurality of second sub-models. can do.
  • the processor 110 may: 1 a second image_j(which is a j-th image among the plurality of second images 510 ); ), the i-th second sub-model, the second sub-model_i( ), the third image_ji( ( )), 2 the second image_j ( ), the second sub-model_j(which is the j-th second sub-model) ), the third image_jj( ( )), 3 the second image_j ( ), the k-th second sub-model, the second sub-model_j ( ), the third image_jk( ( )) may be performed, and based on these operations, the second image_j( ) to generate a third image set.
  • i, j, and k may include different natural numbers
  • the second image_j ( Elements included in the third image set for ) may be compared with each other to output second loss values, and the second model 520 may be learned based on these second loss values.
  • the second image in the same order and the third image generated based on the second sub-model may play a reference role in calculating the second loss values.
  • the third image_jj ( ( )) may serve as a reference, and the third image_jj ( ( )), and the third image_ji (which is the remaining third images) ( )) and the third image_jk ( ( ))
  • the second loss values may be output by comparing each.
  • the second learning method receives at least one HR image, generates a plurality of LR images corresponding to the at least one HR image based on a plurality of DG models, and the plurality of LR
  • a plurality of SR images may be output using a plurality of SR models based on the images, and the SR model may be trained by comparing the plurality of SR images corresponding to the input HR image.
  • this process is performed for each HR image or LR image regardless of the number of HR images or LR images.
  • FIG. 6 shows that the processor 110 according to an embodiment of the present disclosure generates a pseudo label 650 by performing an ensemble 640 based on third images, and the pseudo label 650 It is a schematic diagram of a method for learning the second model 620 based on ).
  • an ensemble 640 of the present disclosure is disclosed in the sense that the processor 110 integrates a plurality of entities through a predetermined operation.
  • the capital label 650 of the present disclosure means a label generated by ensembling 640 of a plurality of entities.
  • third image sets 630 and 631 using the second model 620 based on a plurality of second images 610 will be described.
  • third image sets may be generated in proportion to the number of second images 510 .
  • the contents are divided into 'x' and 'y' for explanation.
  • the processor 110 generates third image sets 630 and 631 for each of the plurality of second images 610 using the plurality of second sub-models. can do.
  • the processor 110 may ensemble elements included in each of the third image sets 630 and 631 to output the number label 650 .
  • the processor 110 inputs a specific second image_x to the second model 620, outputs a third image set_x 630, and outputs another second image_y to the second model 620. 2 may be input to the model 620 to output a third image set_y 631 .
  • the processor 110 separates each of the third image set_x 630 and the third image set_y 631 into an ensemble 640 to generate a number label 650 corresponding to each set. can create Also, the processor 110 may generate a third loss value 660 based on each capital label 650 and a third image used to generate each capital label.
  • the method of generating the third loss value 660 as in the above embodiment is referred to as a 'third learning method'.
  • the plurality of second images may be images generated based on the first model. Also, the plurality of second images may be images included in a separate data set and not generated based on the first model.
  • the processor 110 may generate a 'fourth loss value' based on the first loss value, the second loss value, and the third loss value calculated above.
  • the second model may be learned based on the fourth loss value.
  • Equation 1 is an equation representing a method of generating a fourth loss value based on the first loss value, the second loss value, and the third loss value, which can be performed by the processor 110 .
  • Each can be defined as a weight settable by the user.
  • the first term may represent the product of the weight and the first loss value
  • the second term may represent the product of the weight and the second loss value
  • the third term may represent the product of the weight and the third loss value.
  • Equation 2 is an equation representing how the processor 110 generates the second loss value.
  • About Without calculating the loss value based on A loss value (second loss value) may be calculated based on . At this time may mean a label calculated by inputting the j-th second image to the i-th second sub-model.
  • the predicted value calculated by each of the second sub-models is used as a label instead of simply learning based on the first image and the second image. It can be understood that it can also be used.
  • the learned SR model is the average of all possible high-resolution images tends to be learned to predict .
  • An embodiment of the present invention with reference to Equation 2 simplifies the process of learning the average by the processor 110, so learning performance can be improved.
  • a super-resolution imaging method performed by the processor 110 is disclosed.
  • learning an SR model based on an LR image generated by a conventional method there is a disadvantage in that the performance of the SR model is degraded because it is difficult to secure a natural LR image.
  • conventional learning, collaborative learning, ensemble learning, and noise-injection learning are performed based on multi-source images, and learning is performed based on these learnings.
  • An embodiment of performing a super-resolution imaging method using the model is disclosed.
  • the processor 110 compares at least one first image with a low resolution based on at least one first image using a first model.
  • a plurality of second images may be generated.
  • the first model includes a plurality of first sub-models, and the plurality of first sub-models may output the plurality of second images based on at least one first image.
  • the plurality of first sub-models may be different from each other.
  • the generating of the plurality of second images may include adding noise to the at least one first image and generating the plurality of second images based on the at least one first image to which the noise is added. It may further include steps to do.
  • the adding of noise to the at least one first image may include generating a single-channel noise sample, calculating the single-channel noise sample with a plurality of scaling factors, and concatenating the resulting values to obtain a plurality of channels. It may include generating a multi-channel noise sample having , and concatenating the multi-channel noise sample with a feature map of the at least one first image.
  • the single-channel noise sample may include Gaussian noise.
  • the scaling factor may be learned based on at least one of the at least one first image and the plurality of third images.
  • the processor 110 compares the plurality of second images based on the plurality of second images using a second model, and compares the plurality of high-resolution second images.
  • Third images of dogs may be generated.
  • the second model may include a plurality of second sub-models. Each of the plurality of second sub-models outputs a third image set included in the plurality of third images based on the plurality of second images, and the plurality of second sub-models may be different from each other. there is.
  • FIG. 8 is a simplified and general schematic diagram of an exemplary computing environment in which embodiments of the present disclosure may be implemented.
  • program modules include routines, programs, components, data structures, etc. that perform particular tasks or implement particular abstract data types.
  • methods of the present disclosure may be used in single-processor or multiprocessor computer systems, minicomputers, mainframe computers as well as personal computers, handheld computing devices, microprocessor-based or programmable consumer electronics, and the like. It will be appreciated that other computer system configurations may be implemented, including (each of which may be operative in connection with one or more associated devices).
  • the described embodiments of the present disclosure may also be practiced in distributed computing environments where certain tasks are performed by remote processing devices that are linked through a communications network.
  • program modules may be located in both local and remote memory storage devices.
  • Computers typically include a variety of computer readable media.
  • Computer readable media can be any medium that can be accessed by a computer, including volatile and nonvolatile media, transitory and non-transitory media, removable and non-transitory media. Includes removable media.
  • Computer readable media may include computer readable storage media and computer readable transmission media.
  • Computer readable storage media are volatile and nonvolatile media, transitory and non-transitory, removable and non-removable media implemented in any method or technology for storage of information such as computer readable instructions, data structures, program modules or other data.
  • Computer readable storage media may include RAM, ROM, EEPROM, flash memory or other memory technology, CD-ROM, digital video disk (DVD) or other optical disk storage device, magnetic cassette, magnetic tape, magnetic disk storage device or other magnetic storage device. device, or any other medium that can be accessed by a computer and used to store desired information.
  • a computer readable transmission medium typically embodies computer readable instructions, data structures, program modules or other data in a modulated data signal such as a carrier wave or other transport mechanism. Including all information delivery media.
  • modulated data signal means a signal that has one or more of its characteristics set or changed so as to encode information within the signal.
  • computer readable transmission media includes wired media such as a wired network or direct-wired connection, and wireless media such as acoustic, RF, infrared, and other wireless media. Combinations of any of the above are also intended to be included within the scope of computer readable transmission media.
  • System bus 1108 couples system components, including but not limited to system memory 1106 , to processing unit 1104 .
  • Processing unit 1104 may be any of a variety of commercially available processors. Dual processor and other multiprocessor architectures may also be used as the processing unit 1104.
  • System bus 1108 may be any of several types of bus structures that may additionally be interconnected to a memory bus, a peripheral bus, and a local bus using any of a variety of commercial bus architectures.
  • System memory 1106 includes read only memory (ROM) 1110 and random access memory (RAM) 1112 .
  • ROM read only memory
  • RAM random access memory
  • a basic input/output system (BIOS) is stored in non-volatile memory 1110, such as ROM, EPROM, or EEPROM, and is a basic set of information that helps transfer information between components within computer 1102, such as during startup. contains routines.
  • RAM 1112 may also include high-speed RAM, such as static RAM, for caching data.
  • the computer 1102 may also include an internal hard disk drive (HDD) 1114 (eg, EIDE, SATA) - the internal hard disk drive 1114 may also be configured for external use within a suitable chassis (not shown).
  • HDD hard disk drive
  • FDD magnetic floppy disk drive
  • optical disk drive 1120 e.g., a CD-ROM
  • the hard disk drive 1114, magnetic disk drive 1116, and optical disk drive 1120 are connected to the system bus 1108 by a hard disk drive interface 1124, magnetic disk drive interface 1126, and optical drive interface 1128, respectively.
  • the interface 1124 for external drive implementation includes at least one or both of USB (Universal Serial Bus) and IEEE 1394 interface technologies.
  • drives and their associated computer readable media provide non-volatile storage of data, data structures, computer executable instructions, and the like.
  • drives and media correspond to storing any data in a suitable digital format.
  • computer readable media refers to HDDs, removable magnetic disks, and removable optical media such as CDs or DVDs, those skilled in the art can use zip drives, magnetic cassettes, flash memory cards, and cartridges. It will be appreciated that other tangible computer readable media such as , , and the like may also be used in the exemplary operating environment and that any such media may include computer executable instructions for performing the methods of the present disclosure. .
  • a number of program modules may be stored on the drive and RAM 1112, including an operating system 1130, one or more application programs 1132, other program modules 1134, and program data 1136. All or portions of the operating system, applications, modules and/or data may also be cached in RAM 1112. It will be appreciated that the present disclosure may be implemented in a variety of commercially available operating systems or combinations of operating systems.
  • a user may enter commands and information into the computer 1102 through one or more wired/wireless input devices, such as a keyboard 1138 and a pointing device such as a mouse 1140.
  • Other input devices may include a microphone, IR remote control, joystick, game pad, stylus pen, touch screen, and the like.
  • an input device interface 1142 that is connected to the system bus 1108, a parallel port, IEEE 1394 serial port, game port, USB port, IR interface, may be connected by other interfaces such as the like.
  • a monitor 1144 or other type of display device is also connected to the system bus 1108 through an interface such as a video adapter 1146.
  • computers typically include other peripheral output devices (not shown) such as speakers, printers, and the like.
  • Computer 1102 may operate in a networked environment using logical connections to one or more remote computers, such as remote computer(s) 1148 via wired and/or wireless communications.
  • Remote computer(s) 1148 may be a workstation, computing device computer, router, personal computer, handheld computer, microprocessor-based entertainment device, peer device, or other common network node, and generally includes It includes many or all of the components described for, but for simplicity, only memory storage device 1150 is shown.
  • the logical connections shown include wired/wireless connections to a local area network (LAN) 1152 and/or a larger network, such as a wide area network (WAN) 1154 .
  • LAN and WAN networking environments are common in offices and corporations and facilitate enterprise-wide computer networks, such as intranets, all of which can be connected to worldwide computer networks, such as the Internet.
  • computer 1102 When used in a LAN networking environment, computer 1102 connects to local network 1152 through wired and/or wireless communication network interfaces or adapters 1156. Adapter 1156 may facilitate wired or wireless communications to LAN 1152, which also includes a wireless access point installed therein to communicate with wireless adapter 1156.
  • computer 1102 When used in a WAN networking environment, computer 1102 may include a modem 1158, be connected to a communicating computing device on WAN 1154, or establish communications over WAN 1154, such as over the Internet. have other means.
  • a modem 1158 which may be internal or external and a wired or wireless device, is connected to the system bus 1108 through a serial port interface 1142.
  • program modules described for computer 1102, or portions thereof may be stored on remote memory/storage device 1150. It will be appreciated that the network connections shown are exemplary and other means of establishing a communication link between computers may be used.
  • Computer 1102 is any wireless device or entity that is deployed and operating in wireless communication, eg, printers, scanners, desktop and/or portable computers, portable data assistants (PDAs), communication satellites, wireless detectable tags associated with It operates to communicate with arbitrary equipment or places and telephones.
  • wireless communication eg, printers, scanners, desktop and/or portable computers, portable data assistants (PDAs), communication satellites, wireless detectable tags associated with It operates to communicate with arbitrary equipment or places and telephones.
  • PDAs portable data assistants
  • communication satellites e.g., a wireless detectable tags associated with It operates to communicate with arbitrary equipment or places and telephones.
  • the communication may be a predefined structure as in conventional networks or simply an ad hoc communication between at least two devices.
  • Wi-Fi Wireless Fidelity
  • Wi-Fi is a wireless technology, such as a cell phone, that allows such devices, eg, computers, to transmit and receive data both indoors and outdoors, i.e. anywhere within coverage of a base station.
  • Wi-Fi networks use a radio technology called IEEE 802.11 (a, b, g, etc.) to provide secure, reliable, and high-speed wireless connections.
  • Wi-Fi can be used to connect computers to each other, to the Internet, and to wired networks (using IEEE 802.3 or Ethernet).
  • Wi-Fi networks can operate in the unlicensed 2.4 and 5 GHz radio bands, for example, at 11 Mbps (802.11a) or 54 Mbps (802.11b) data rates, or in products that include both bands (dual band) .
  • Various embodiments presented herein may be implemented as a method, apparatus, or article of manufacture using standard programming and/or engineering techniques.
  • article of manufacture includes a computer program, carrier, or media accessible from any computer-readable storage device.
  • computer-readable storage media include magnetic storage devices (eg, hard disks, floppy disks, magnetic strips, etc.), optical disks (eg, CDs, DVDs, etc.), smart cards, and flash memory devices (eg, EEPROM, cards, sticks, key drives, etc.), but are not limited thereto.
  • various storage media presented herein include one or more devices and/or other machine-readable media for storing information.

Landscapes

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Abstract

According to one embodiment of the present disclosure, disclosed is a computer program stored in a computer-readable storage medium. The computer program may generate a higher-resolution image than an input image when executed in at least one processor. The high-resolution image generation method comprises the steps of: by using a first model, generating a plurality of second images of lower resolution than at least one first image, on the basis of the at least one first image; and, by using a second model, generating a plurality of third images of higher resolution than the plurality of second images, on the basis of the plurality of second images, wherein the second model is trained on the basis of comparison using the plurality of third images.

Description

협력 학습을 이용한 초해상도 이미징 방법Super-resolution imaging method using cooperative learning
본 개시는 초해상도 이미징 방법에 관한 것으로, 구체적으로 다중 소스 이미지를 기초로 학습된 모델을 활용하는 초해상도 이미징 방법에 관한 것이다.The present disclosure relates to a super-resolution imaging method, and more specifically, to a super-resolution imaging method utilizing a model learned based on multiple source images.
고해상도의 이미지를 저해상도로 재구성 하는 것은 이미징 분야에서 쉽게 사용되고 있다. 반대로, 저해상도의 이미지를 고해상도 이미지로 재구성 하는 것은 복잡한 연산이 요구 된다. 일반적으로, 저해상도 이미지를 고해상도 이미지로 재구성 하기 위해 픽셀을 기초로 주변의 픽셀과 비슷한 값으로 보간(바이큐빅 샘플링) 하는 기법이 사용되어 왔다. 그러나, 실제로 고해상도로 촬영된 이미지와 비교하여 부자연스럽다는 문제점이 존재 해왔다. 따라서 최근에는 앞서 언급한 전통적인 방법보다 자연스러운 고해상도 이미지로 재구성하기 위해 딥러닝 기술을 사용하는 초해상도 이미징 모델의 개발 시도가 계속 되고 있다.Reconstruction of high-resolution images into low-resolution images is readily used in the field of imaging. Conversely, reconstructing a low-resolution image into a high-resolution image requires complex calculations. In general, in order to reconstruct a low-resolution image into a high-resolution image, a technique of interpolating (bicubic sampling) based on a pixel to a value similar to that of neighboring pixels has been used. However, there has been a problem that it is unnatural compared to an image actually photographed at high resolution. Therefore, in recent years, attempts have been made to develop super-resolution imaging models using deep learning technology to reconstruct natural high-resolution images rather than the traditional methods mentioned above.
딥러닝 초해상도 이미징 모델은 학습량과 학습데이터의 품질이 결과물에 직접적으로 영향을 준다. 그리고 학습에 필요한 저해상도 이미지 및 고해상도 이미지를 다량 확보 하고 이를 라벨링 하는데 경제적이나 시간적으로 비용이 크다. 특히 종전엔 학습을 위한 저해상도 이미지를 확보하기 위해 주로 상대적으로 고해상도 이미지를 기초로 바이큐빅 샘플링을 사용해왔으나, 이는 실제로 촬영된 저해상도 이미지와 비교했을 때 부자연스러워 학습의 효율을 떨어뜨린다는 단점이 존재 해왔다. 앞서 언급한바에 따라, 고해상도 이미지를 자연스러운 저해상도 이미지로 재구성하는 방법과 직전에 언급한 방법을 기초로 딥러닝 초해상도 이미징 모델의 성능을 높이고 비용을 절감하기 위한 새로운 초해상도 이미징 방법이 필요하다. In deep learning super-resolution imaging models, the amount of training and the quality of training data directly affect the output. In addition, it is economically and time-consuming to secure a large amount of low-resolution and high-resolution images necessary for learning and to label them. In particular, in the past, bicubic sampling has been used mainly based on relatively high-resolution images to secure low-resolution images for learning, but this has the disadvantage of reducing the efficiency of learning because it is unnatural when compared to low-resolution images actually taken. . As mentioned above, a method for reconstructing a high-resolution image into a natural low-resolution image and a new super-resolution imaging method based on the previously mentioned method are needed to improve the performance of deep learning super-resolution imaging models and reduce cost.
한국 등록특허 제 10-2337412호(2021.12.06)는 딥러닝 기반 초해상도 이미징 방법을 개시하고 있다.Korean Patent Registration No. 10-2337412 (2021.12.06) discloses a deep learning-based super-resolution imaging method.
본 개시는 전술한 종래 기술의 문제를 해결하기 위한 것으로, 본 개시의 목적은 다중 소스 이미지를 기초로 학습된 모델을 활용하여 초해상도 이미징을 하는 것을 목적으로 한다.The present disclosure is to solve the above-described problems of the prior art, and an object of the present disclosure is to perform super-resolution imaging by utilizing a model learned based on multiple source images.
본 개시의 목적은 이상에서 언급한 목적으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 본 개시의 다른 목적 및 장점들은 하기의 설명에 의해서 이해될 수 있다. 또한, 본 개시의 실시예에 의해 보다 분명하게 이해될 것이다. 또한, 본 개시의 목적 및 장점들은 특허 청구 범위에 나타낸 수단 및 그 조합에 의해 실현될 수 있음을 쉽게 알 수 있을 것이다.The purpose of the present disclosure is not limited to the above-mentioned purpose, and other objects and advantages of the present disclosure not mentioned above can be understood by the following description. In addition, it will be more clearly understood by the embodiments of the present disclosure. Further, it will be readily apparent that the objects and advantages of the present disclosure may be realized by means of the instrumentalities and combinations indicated in the claims.
전술한 바와 같은 과제를 실현하기 위한 본 개시의 실시예에 따라 적어도 하나의 프로세서를 포함하는 컴퓨팅 장치에 의해 수행되는 딥러닝 기반 초해상도 이미징 방법이 개시된다.According to an embodiment of the present disclosure for realizing the above object, a deep learning-based super-resolution imaging method performed by a computing device including at least one processor is disclosed.
상기 방법은, 적어도 하나의 프로세서(110)를 포함하는 컴퓨팅 장치에 의해 수행되는 이미징 방법으로서, 이미징 모델을 사용하여 입력 이미지와 대비하여 고해상도 이미지를 생성하는 단계를 포함한다. 상기 이미징 모델은, 제 1 모델을 사용하여 적어도 하나의 제 1 이미지를 기초로 상기 제 1 이미지와 대비하여 저해상도인 복수개의 제 2 이미지들을 생성하는 단계를 포함한다. 또한, 제 2 모델을 사용하여, 상기 복수개의 제 2 이미지들을 기초로 상기 제 2 이미지와 대비하여 고해상도인 복수개의 제 3 이미지들을 생성하는 단계를 포함한다. 이때, 상기 제 2 모델은 상기 복수개의 제 3 이미지들을 활용하는 비교에 기초하여 학습 된 것일 수 있다.The method is an imaging method performed by a computing device including at least one processor 110, and includes generating a high-resolution image by comparing it with an input image using an imaging model. The imaging model may include generating a plurality of second images having low resolution in comparison with the first image based on at least one first image using the first model. The method may also include generating a plurality of high-resolution third images by comparing the second image based on the plurality of second images using a second model. In this case, the second model may be learned based on comparison using the plurality of third images.
대안적 실시예에서, 상기 제 1 모델은, 복수개의 제 1 서브 모델들을 포함한다. 이때, 상기 복수개의 제 1 서브 모델들은, 상기 적어도 하나의 제 1 이미지를 기초로 상기 복수개의 제 2 이미지들을 출력한다. 그러나, 상기 복수개의 제 1 서브 모델들은 서로 상이한 것 일 수 있다.In an alternative embodiment, the first model includes a plurality of first sub-models. At this time, the plurality of first sub-models output the plurality of second images based on the at least one first image. However, the plurality of first sub-models may be different from each other.
대안적 실시예에서, 상기 복수개의 제 2 이미지들을 생성하는 단계는, 상기 적어도 하나의 제 1 이미지에 노이즈를 추가하는 단계를 포함 할 수 있다. 또한, 및 상기 노이즈가 추가된 적어도 하나의 제 1 이미지에 기초하여 상기 복수개의 제 2 이미지들을 생성하는 단계를 더 포함 할 수 있다.In an alternative embodiment, generating the plurality of second images may include adding noise to the at least one first image. The method may further include generating the plurality of second images based on the at least one first image to which the noise is added.
대안적 실시예에서, 상기 적어도 하나의 제 1 이미지에 노이즈를 추가하는 단계는, 싱글 채널 노이즈 샘플을 생성하는 단계; 상기 싱글 채널 노이즈 샘플을 복수개의 스케일링 팩터(scaling factor)들로 각각 연산하고, 결과값들을 연접하여 복수개의 채널들을 가지는 멀티 채널 노이즈 샘플을 생성하는 단계를 포함할 수 있다. 또한, 상기 멀티 채널 노이즈 샘플을 상기 적어도 하나의 제 1 이미지의 특징맵과 연접하는 단계를 포함 할 수 있다.In an alternative embodiment, adding noise to the at least one first image may include generating a single channel noise sample; The method may further include generating a multi-channel noise sample having a plurality of channels by calculating the single-channel noise sample with a plurality of scaling factors and concatenating the resulting values. The method may also include concatenating the multi-channel noise sample with a feature map of the at least one first image.
대안적 실시예에서 상기 싱글 채널 노이즈 샘플은, 가우시안 노이즈를 포함하는 것일 수 있다.In an alternative embodiment, the single channel noise sample may include Gaussian noise.
대안적 실시예에서 상기 스케일링 팩터는, 상기 적어도 하나의 제 1 이미지 및 상기 복수개의 제 3 이미지들 중 적어도 하나를 기초로 학습 되는 것일 수 있다.In an alternative embodiment, the scaling factor may be learned based on at least one of the at least one first image and the plurality of third images.
대안적 실시예에서 상기 제 2 모델은, 제 1 학습 방법, 제 2 학습 방법 또는 제 3 학습 방법을 기초로 학습될 수 있다. 또한 상기 제 2 모델은, 복수개의 제 2 서브 모델들을 포함 할 수 있다. 또한, 상기 복수개의 제 2 서브 모델들의 각각은, 상기 복수개의 제 2 이미지들을 기초로 상기 복수개의 제 3 이미지들이 포함되는 제 3 이미지 집합을 각각 출력할 수 있다. 그러나, 상기 복수개의 제 2 서브 모델들은 서로 상이한 것일 수 있다.In an alternative embodiment, the second model may be trained based on the first learning method, the second learning method, or the third learning method. Also, the second model may include a plurality of second sub-models. Also, each of the plurality of second sub-models may output a third image set including the plurality of third images based on the plurality of second images. However, the plurality of second sub-models may be different from each other.
대안적 실시예에서 상기 제 1 학습 방법은, 상기 복수개의 제 3 이미지들 중 적어도 하나와 상기 적어도 하나의 제 1 이미지를 비교하는 것에 기초하여 제 1 손실값을 생성하는 단계 및 상기 제 1 손실값을 기초로 상기 제 2 모델을 학습하는 단계를 포함하는 것일 수 있다.In an alternative embodiment, the first learning method includes generating a first loss value based on comparing at least one of the plurality of third images with the at least one first image, and the first loss value It may include learning the second model based on.
대안적 실시예에서 상기 제 2 학습 방법은, 상기 복수개의 제 2 서브 모델들을 사용하여 상기 제 2 이미지를 기초로 복수개의 상기 제 3 이미지를 포함하는 제 3 이미지 집합을 생성하는 단계, 상기 제 3 이미지 집합에 포함된 원소들을 서로 비교하여 상기 제 2 손실값을 출력하는 단계. 그리고, 상기 제 2 손실값을 기초로 제 2 모델을 학습하는 단계를 포함할 수 있다.In an alternative embodiment, the second learning method may include generating a third image set including a plurality of third images based on the second image using the plurality of second sub-models; Comparing elements included in the image set with each other and outputting the second loss value. And, it may include learning a second model based on the second loss value.
대안적 실시예에서 상기 제 3 이미지 집합을 생성하는 단계는, 상기 복수개의 제 2 이미지들 중 j 번째 이미지인 제 2 이미지_j를 기초로, i 번째 제 2 서브 모델인 제 2 서브 모델_i를 사용하여, 제 3 이미지_ji를 생성하는 단계를 포함한다. 또한, 상기 제 2 이미지_j를 기초로, j 번째 제 2 서브 모델인 제 2 서브 모델_j를 사용하여, 제 3 이미지_jj를 생성하는 단계를 포함한다. 그리고, 상기 제 2 손실값을 출력하는 단계는, 상기 제 3 이미지_jj를 기준으로 상기 제 3 이미지_ji를 비교 하여 상기 제 2 손실값을 출력하는 단계를 포함한다. 그러나 상기 i 와 j는 서로 상이한 최댓값이 존재하지 않는 자연수 일 수 있다.In an alternative embodiment, the generating of the third image set may include a second sub-model_i that is an i-th second sub-model based on a second image_j that is a j-th image among the plurality of second images. and generating a third image_ji by using . Also, a step of generating a third image_jj by using a second sub-model_j that is a j-th second sub-model based on the second image_j is included. The outputting of the second loss value includes comparing the third image_ji with the third image_jj and outputting the second loss value. However, i and j may be natural numbers that do not have different maximum values.
대안적 실시예에서, 상기 복수개의 제 3 학습 방법은, 상기 복수개의 제 2 서브 모델들에 의해 생성되는 제 3 이미지 집합들에 포함되는 원소들을 앙상블(ensemble) 하여 수도 라벨(pseudo label)을 출력하는 단계, 상기 수도 라벨과 제 3 이미지를 기초로 제 3 손실값을 출력하는 단계, 및 상기 제 3 손실값을 기초로 상기 제 2 모델을 학습하는 단계를 포함할 수 있다. 이때, i 와 j는 편의를 위해 연속되는 문자로 기재 되었지만, 실시예에서 연속되는 값을 나타내는 것이 아닐 수 있다. 즉, j는 i+1이 아닐 수 있다.In an alternative embodiment, the plurality of third learning methods ensemble elements included in the third image sets generated by the plurality of second sub-models to output pseudo labels. The method may include outputting a third loss value based on the capital label and a third image, and learning the second model based on the third loss value. At this time, i and j are described as consecutive letters for convenience, but may not represent consecutive values in the embodiment. That is, j may not be i+1.
전술한 바와 같은 과제를 실현하기 위한 본 개시의 실시예에 따라 컴퓨터 프로그램이 개시된다. 상기 프로그램은 상기 컴퓨터 프로그램은 하나 이상의 프로세서에서 실행되는 경우, 이미징 모델을 사용하여 입력 이미지와 대비하여 고해상도 이미지를 생성하는 동작을 수행하고, 상기 동작들은, 제 1 모델을 사용하여, 적어도 하나의 제 1 이미지를 기초로 상기 적어도 하나의 제 1 이미지와 대비하여 저해상도인 복수개의 제 2 이미지들을 생성하는 동작 및 제 2 모델을 사용하여, 상기 복수개의 제 2 이미지들을 기초로 상기 복수개의 제 2 이미지와 대비하여 고해상도인 복수개의 제 3 이미지들을 생성하는 동작을 수행한다. 이때, 상기 제 2 모델은 상기 복수개의 제 3 이미지들을 활용하는 비교에 기초하여 학습 된 것일 수 있다.A computer program is disclosed according to an embodiment of the present disclosure for realizing the above object. The program, when the computer program is executed on one or more processors, performs an operation of generating a high-resolution image by comparing it with an input image using an imaging model, wherein the operations are performed by using a first model, at least one first An operation of generating a plurality of second images having a low resolution in comparison with the at least one first image based on one image and using a second model to generate the plurality of second images and the plurality of second images based on the plurality of second images. In contrast, an operation of generating a plurality of high-resolution third images is performed. In this case, the second model may be learned based on comparison using the plurality of third images.
전술한 바와 같은 과제를 실현하기 위한 본 개시의 실시예에 따라 장치가 개시된다, 상기 장치는, 하나 이상의 코어를 포함하는 프로세서; 네트워크부; 및 메모리를 포함할 수 있다. 이때, 상기 프로세서는 이미징 모델을 사용하여 입력 이미지와 대비하여 고해상도 이미지를 생성할 수 있다. 또한, 상기 프로세서는 제 1 모델을 사용하여, 적어도 하나의 제 1 이미지를 기초로 상기 적어도 하나의 제 1 이미지와 대비하여 저해상도인 복수개인 제 2 이미지를 생성할 수 있다. 또한, 프로세서는 제 2 모델을 사용하여, 상기 복수개의 제 2 이미지들을 기초로 상기 복수개의 제 2 이미지와 대비하여 고해상도인 복수개의 제 3 이미지들을 생성할 수 있다. 이때, 상기 제 2 모델은 상기 복수개의 제 3 이미지들을 활용하는 비교에 기초하여 학습 된 것일 수 있다.An apparatus is disclosed according to an embodiment of the present disclosure for realizing the above object, the apparatus comprising: a processor including one or more cores; network unit; and memory. In this case, the processor may generate a high-resolution image by comparing the input image using the imaging model. Also, the processor may generate a plurality of low-resolution second images based on the at least one first image by comparing the at least one first image using the first model. Also, the processor may generate a plurality of third images having a high resolution by comparing the plurality of second images based on the plurality of second images using the second model. In this case, the second model may be learned based on comparison using the plurality of third images.
본 개시는 다중 소스 이미지를 기초로 학습된 모델을 활용하여 초해상도 이미징 성능을 향상시킬 수 있다.The present disclosure can improve super-resolution imaging performance by utilizing a model learned based on multiple source images.
도 1은 본 개시의 일 실시예에 따른 이미징을 하기 위한 컴퓨팅 장치의 개략도다.1 is a schematic diagram of a computing device for imaging according to an embodiment of the present disclosure.
도 2는 본 개시의 일 실시예에 따라 네트워크 함수를 나타낸 개략도이다.2 is a schematic diagram illustrating a network function according to an embodiment of the present disclosure.
도 3은 본 개시의 일 실시예들이 구현될 수 있는 적어도 하나의 프로세서를 포함하는 컴퓨팅 장치에 의해 수행되는 이미징 방법 및 제 1 학습 방법을 간략히 나타내는 개략도다.3 is a schematic diagram briefly illustrating an imaging method and a first learning method performed by a computing device including at least one processor on which embodiments of the present disclosure may be implemented.
도 4는 본 개시의 일 실시예에 따른 제 1 이미지에 노이즈를 삽입(noise injection)하는 방법에 대한 개략도이다.4 is a schematic diagram of a method of inserting noise into a first image according to an embodiment of the present disclosure.
도 5는 본 개시의 일 실시예에 따른 제 2 학습 방법인 상호협력(collaborative) 학습 방법을 통해 제 2 모델을 학습 시키는 방법에 관한 개략도다.5 is a schematic diagram of a method for learning a second model through a collaborative learning method, which is a second learning method according to an embodiment of the present disclosure.
도 6은 본 개시의 일 실시예에 따른 제 3 학습 방법인 앙상블(ensemble)을 기초로 제 2 모델을 학습시키는 방법에 관한 개략도다.6 is a schematic diagram of a method for learning a second model based on an ensemble, which is a third learning method according to an embodiment of the present disclosure.
도 7은 본 개시의 일 실시예에 따른 이미징을 하는 과정을 나타낸 순서도이다.7 is a flowchart illustrating a process of performing imaging according to an embodiment of the present disclosure.
도 8은 본 개시의 실시예들이 구현될 수 있는 예시적인 컴퓨팅 환경에 대한 간략하고 일반적인 개략도이다.8 is a simplified and general schematic diagram of an exemplary computing environment in which embodiments of the present disclosure may be implemented.
다양한 실시예들이 이제 도면을 참조하여 설명된다. 본 명세서에서, 다양한 설명들이 본 개시의 이해를 제공하기 위해서 제시된다. 그러나, 이러한 실시예들은 이러한 구체적인 설명 없이도 실행될 수 있음이 명백하다.Various embodiments are now described with reference to the drawings. In this specification, various descriptions are presented to provide an understanding of the present disclosure. However, it is apparent that these embodiments may be practiced without these specific details.
본 명세서에서 사용되는 용어 "컴포넌트", "모듈", "시스템" 등은 컴퓨터-관련 엔티티, 하드웨어, 펌웨어, 소프트웨어, 소프트웨어 및 하드웨어의 조합, 또는 소프트웨어의 실행을 지칭한다. 예를 들어, 컴포넌트는 프로세서상에서 실행되는 처리과정(procedure), 프로세서, 객체, 실행 스레드, 프로그램, 및/또는 컴퓨터일 수 있지만, 이들로 제한되는 것은 아니다. 예를 들어, 컴퓨팅 장치에서 실행되는 애플리케이션 및 컴퓨팅 장치 모두 컴포넌트일 수 있다. 하나 이상의 컴포넌트는 프로세서 및/또는 실행 스레드 내에 상주할 수 있다. 일 컴포넌트는 하나의 컴퓨터 내에 로컬화 될 수 있다. 일 컴포넌트는 2개 이상의 컴퓨터들 사이에 분배될 수 있다. 또한, 이러한 컴포넌트들은 그 내부에 저장된 다양한 데이터 구조들을 갖는 다양한 컴퓨터 판독가능한 매체로부터 실행할 수 있다. 컴포넌트들은 예를 들어 하나 이상의 데이터 패킷들을 갖는 신호(예를 들면, 로컬 시스템, 분산 시스템에서 다른 컴포넌트와 상호작용하는 하나의 컴포넌트로부터의 데이터 및/또는 신호를 통해 다른 시스템과 인터넷과 같은 네트워크를 통해 전송되는 데이터)에 따라 로컬 및/또는 원격 처리들을 통해 통신할 수 있다.The terms “component,” “module,” “system,” and the like, as used herein, refer to a computer-related entity, hardware, firmware, software, a combination of software and hardware, or an execution of software. For example, a component may be, but is not limited to, a procedure, processor, object, thread of execution, program, and/or computer running on a processor. For example, both an application running on a computing device and a computing device may be components. One or more components may reside within a processor and/or thread of execution. A component can be localized within a single computer. A component may be distributed between two or more computers. Also, these components can execute from various computer readable media having various data structures stored thereon. Components may be connected, for example, via signals with one or more packets of data (e.g., data and/or signals from one component interacting with another component in a local system, distributed system) to other systems and over a network such as the Internet. data being transmitted) may communicate via local and/or remote processes.
더불어, 용어 "또는"은 배타적 "또는"이 아니라 내포적 "또는"을 의미하는 것으로 의도된다. 즉, 달리 특정되지 않거나 문맥상 명확하지 않은 경우에, "X는 A 또는 B를 이용한다"는 자연적인 내포적 치환 중 하나를 의미하는 것으로 의도된다. 즉, X가 A를 이용하거나; X가 B를 이용하거나; 또는 X가 A 및 B 모두를 이용하는 경우, "X는 A 또는 B를 이용한다"가 이들 경우들 어느 것으로도 적용될 수 있다. 또한, 본 명세서에 사용된 "및/또는"이라는 용어는 열거된 관련 아이템들 중 하나 이상의 아이템의 가능한 모든 조합을 지칭하고 포함하는 것으로 이해되어야 한다.In addition, the term “or” is intended to mean an inclusive “or” rather than an exclusive “or”. That is, unless otherwise specified or clear from the context, “X employs A or B” is intended to mean one of the natural inclusive substitutions. That is, X uses A; X uses B; Or, if X uses both A and B, "X uses either A or B" may apply to either of these cases. Also, the term "and/or" as used herein should be understood to refer to and include all possible combinations of one or more of the listed related items.
또한, "포함한다" 및/또는 "포함하는"이라는 용어는, 해당 특징 및/또는 구성요소가 존재함을 의미하는 것으로 이해되어야 한다. 다만, "포함한다" 및/또는 "포함하는"이라는 용어는, 하나 이상의 다른 특징, 구성요소 및/또는 이들의 그룹의 존재 또는 추가를 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다. 또한, 달리 특정되지 않거나 단수 형태를 지시하는 것으로 문맥상 명확하지 않은 경우에, 본 명세서와 청구범위에서 단수는 일반적으로 "하나 또는 그 이상"을 의미하는 것으로 해석되어야 한다.Also, the terms "comprises" and/or "comprising" should be understood to mean that the features and/or components are present. However, it should be understood that the terms "comprises" and/or "comprising" do not exclude the presence or addition of one or more other features, elements, and/or groups thereof. Also, unless otherwise specified or where the context clearly indicates that a singular form is indicated, the singular in this specification and claims should generally be construed to mean "one or more".
그리고, "A 또는 B 중 적어도 하나"이라는 용어는, "A만을 포함하는 경우", "B 만을 포함하는 경우" 및 "A와 B의 구성으로 조합된 경우"를 의미하는 것으로 해석되어야 한다. In addition, the term “at least one of A or B” should be interpreted as meaning “when only A is included”, “when only B is included” and “when A and B are combined”.
통상의 기술자들은 추가적으로 여기서 개시된 실시예들과 관련되어 설명된 다양한 예시적 논리적 블록들, 구성들, 모듈들, 회로들, 수단들, 로직들, 및 알고리즘 단계들이 전자 하드웨어, 컴퓨터 소프트웨어, 또는 양쪽 모두의 조합들로 구현될 수 있음을 인식해야 한다. 하드웨어 및 소프트웨어의 상호교환성을 명백하게 예시하기 위해, 다양한 예시적 컴포넌트들, 블록들, 구성들, 수단들, 로직들, 모듈들, 회로들, 및 단계들은 그들의 기능성 측면에서 일반적으로 위에서 설명되었다. 그러한 기능성이 하드웨어로 또는 소프트웨어로서 구현되는지 여부는 전반적인 시스템에 부과된 특정 어플리케이션(application) 및 설계 제한들에 달려 있다. 숙련된 기술자들은 각각의 특정 어플리케이션들을 위해 다양한 방법들로 설명된 기능성을 구현할 수 있다. 다만, 그러한 구현의 결정들이 본 개시내용의 영역을 벗어나게 하는 것으로 해석되어서는 안 된다.Skilled artisans will further understand that the various illustrative logical blocks, components, modules, circuits, means, logics, and algorithm steps described in connection with the embodiments disclosed herein may be implemented in electronic hardware, computer software, or both. It should be recognized that it can be implemented with combinations of To clearly illustrate the interchangeability of hardware and software, various illustrative components, blocks, configurations, means, logics, modules, circuits, and steps have been described above generally in terms of their functionality. Whether such functionality is implemented in hardware or as software depends on the particular application and design constraints imposed on the overall system. Skilled artisans may implement the described functionality in varying ways for each particular application. However, such implementation decisions should not be interpreted as causing a departure from the scope of this disclosure.
제시된 실시예들에 대한 설명은 본 개시의 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 개시를 이용하거나 또는 실시할 수 있도록 제공된다. 이러한 실시예들에 대한 다양한 변형들은 본 개시의 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명백할 것이다. 여기에 정의된 일반적인 원리들은 본 개시의 범위를 벗어남이 없이 다른 실시예들에 적용될 수 있다. 그리하여, 본 개시는 여기에 제시된 실시예 들로 한정되는 것이 아니다. 본 개시는 여기에 제시된 원리들 및 신규한 특징들과 일관되는 최광의의 범위에서 해석되어야 할 것이다. The description of the presented embodiments is provided to enable any person skilled in the art to make or use the present disclosure. Various modifications to these embodiments will be apparent to those skilled in the art of this disclosure. The general principles defined herein may be applied to other embodiments without departing from the scope of this disclosure. Thus, the present disclosure is not limited to the embodiments presented herein. This disclosure is to be interpreted in the widest light consistent with the principles and novel features presented herein.
본 개시에서 네트워크 함수와 인공 신경망 및 뉴럴 네트워크(neural network)는 상호교환 가능하게 사용될 수 있다.In the present disclosure, network functions, artificial neural networks, and neural networks may be used interchangeably.
본 개시에서, 초해상도(super resolution) 이미지란, 상대적으로 저해상도 이미지를 기초로 하여 컨텐츠는 유지한 상태로, 고해상도로 재구성된 이미지로 이해할 수 있다.In the present disclosure, a super resolution image can be understood as an image reconstructed at high resolution while maintaining content based on a relatively low resolution image.
이때 컨텐츠란, 데이터를 의미론적으로 분할을 시행 했을 때, 유의하다고 판단되는 영역일 수 있다. 예를 들어 산, 강, 하늘, 개, 고양이 및 나무 등이 있을 수 있다.In this case, the content may be an area determined to be significant when semantically segmenting the data. Examples include mountains, rivers, sky, dogs, cats, and trees.
또한, 상기 초해상도 이미지를 생성하는 일련의 과정을 초해상도 이미징을 수행한다고 이해할 수 있다. 이때, 본 개시에서, 설명의 편의를 위하여 초해상도 이미징을 수행하는 일련의 과정에 사용되는 저해상도 이미지를 LR(low resolution)이미지라 칭한다. 또한, 상대적으로 LR 보다 고해상도 이미지를 HR(high resolution) 이미지라고 칭한다 또한, LR을 기초로 초해상도 이미징을 수행하였을 때, 출력되는 고해상도 이미지를 SR(Super resolution) 이미지라고 칭한다. In addition, it can be understood that the series of processes for generating the super-resolution image is performing super-resolution imaging. At this time, in the present disclosure, for convenience of description, a low-resolution image used in a series of processes for performing super-resolution imaging is referred to as a low resolution (LR) image. In addition, a relatively higher resolution image than LR is referred to as a high resolution (HR) image. In addition, when super resolution imaging is performed based on LR, an output high resolution image is referred to as a super resolution (SR) image.
본 개시에서 SR 모델이란, LR 이미지를 SR 이미지로 재구성하는 모델로 이해할 수 있다. 또한, 본 개시에서 DG(degradation generator) 모델 이란 HR 이미지를 LR 이미지로 재구성하는 모델로 이해할 수 있다.In the present disclosure, the SR model may be understood as a model for reconstructing an LR image into an SR image. Also, in the present disclosure, a degradation generator (DG) model may be understood as a model for reconstructing an HR image into an LR image.
또한, 본 개시는 적어도 하나의 제 1 이미지, 복수개의 제 2 이미지, 복수개의 제 3 이미지 등을 포함하는 다양한 타입의 이미지들을 활용할 수 있다. 상기 적어도 하나의 제 1 이미지는 적어도 하나의 HR 이미지를 포함할 수 있다. 또한 상기 복수개의 제 2 이미지들은 상이한 컨텐츠를 포함하는 LR 이미지들로 구성된 다중 소스 이미지를 포함할 수 있다. 또한 상기 복수개의 제 3 이미지들은 상이한 컨텐츠를 포함하는 SR 이미지들로 구성된 다중 소스 이미지를 포함할 수 있다.Also, the present disclosure may utilize various types of images including at least one first image, a plurality of second images, a plurality of third images, and the like. The at least one first image may include at least one HR image. Also, the plurality of second images may include multiple source images composed of LR images including different contents. Also, the plurality of third images may include multiple source images composed of SR images including different contents.
본 개시를 자세히 설명하기 앞서, 초해상도 이미징을 수행하는 딥러닝 모델을 학습 시키기 위해 활용될 수 있는 접근 방식 중 하나를 소개한다. Before describing the present disclosure in detail, one of the approaches that can be utilized to train a deep learning model that performs super-resolution imaging is introduced.
복수개의 노이즈가 존재하는 LR 이미지를 합성하고, 상기 합성된 LR 이미지들로 구성된 데이터 세트(data set)를 생성하여 지도 학습 방식으로 모델을 학습시키는 방법이 있다. 이때, 자연스러운 LR 이미지는 실제 환경에서 구하기 어렵기 때문에, HR 이미지를 바이큐빅 샘플링(bicubic sampling)하여 LR 이미지를 생성한다. 그러나 상기 바이큐빅 샘플링을 통해 생성된 LR 이미지는 실제 환경과는 차이가 있다. 즉, 상기 LR 이미지로 학습된 SR 이미징 모델은 실제 환경과 차이가 있는 SR 이미지를 생성할 가능성이 높다는 단점이 있다. 이러한 단점을 개선하기 위해, 최근에는 GAN 모델을 활용해 실제 환경과 유사한 LR 이미지를 생성하는 연구가 지속되고 있다. 또한, 상기 GAN 모델을 사용하되, 비지도 도메인 적응 접근법(unsupervised data augmentation)을 사용하여 실제 환경과의 차이를 좁힌 사례도 존재한다. 그러나 상기 사례의 방법은 한가지의 학습 데이터만 사용한다는 제약점이 있다.There is a method of synthesizing a plurality of noisy LR images, generating a data set composed of the synthesized LR images, and learning a model using a supervised learning method. At this time, since a natural LR image is difficult to obtain in a real environment, an LR image is generated by bicubic sampling of the HR image. However, the LR image generated through the bicubic sampling is different from the actual environment. That is, the SR imaging model learned with the LR image has a high possibility of generating an SR image that is different from the actual environment. In order to improve these disadvantages, research on generating LR images similar to real environments using GAN models has recently been ongoing. In addition, there is also a case where the GAN model is used, but the gap with the actual environment is narrowed by using an unsupervised data augmentation approach. However, the above method has a limitation in that only one training data is used.
본 개시는 상기 단점들을 개선할 수 있으며, 초해상도 이미징의 성능을 향상시킬 수 있다. The present disclosure can improve the above disadvantages and improve the performance of super-resolution imaging.
이하, 본 개시에 따른 초해상도 이미징 방법을 아래 제시한 도면들을 기초로 설명 한다.Hereinafter, a super-resolution imaging method according to the present disclosure will be described based on the drawings presented below.
도 1은 본 개시의 일 실시예에 따른 초해상도 이미징 방법을 수행에 하기 위한 컴퓨팅 장치의 개략도다.1 is a schematic diagram of a computing device for performing a super-resolution imaging method according to an embodiment of the present disclosure.
도 1에 도시된 컴퓨팅 장치(100)의 구성은 간략화 하여 나타낸 예시일 뿐이다. 본 개시의 일 실시예에서 컴퓨팅 장치(100)는 컴퓨팅 장치(100)의 컴퓨팅 환경을 수행하기 위한 다른 구성들이 포함될 수 있고, 개시된 구성들 중 일부만이 컴퓨팅 장치(100)를 구성할 수도 있다. The configuration of the computing device 100 shown in FIG. 1 is only a simplified example. In one embodiment of the present disclosure, the computing device 100 may include other components for performing a computing environment of the computing device 100, and only some of the disclosed components may constitute the computing device 100.
컴퓨팅 장치(100)는 프로세서(110), 메모리(130), 네트워크부(150)를 포함할 수 있다.The computing device 100 may include a processor 110 , a memory 130 , and a network unit 150 .
프로세서(110)는 하나 이상의 코어로 구성될 수 있으며, 컴퓨팅 장치의 중앙 처리 장치(CPU: central processing unit), 범용 그래픽 처리 장치 (GPGPU: general purpose graphics processing unit), 텐서 처리 장치(TPU: tensor processing unit) 등의 데이터 분석, 딥러닝을 위한 프로세서를 포함할 수 있다. 프로세서(110)는 메모리(130)에 저장된 컴퓨터 프로그램을 판독하여 본 개시의 일 실시예에 따른 기계 학습을 위한 데이터 처리를 수행할 수 있다. 본 개시의 일실시예에 따라 프로세서(110)는 신경망의 학습을 위한 연산을 수행할 수 있다. 프로세서(110)는 딥러닝(DL: deep learning)에서 학습을 위한 입력 데이터의 처리, 입력 데이터에서의 피처 추출, 오차 계산, 역전파(backpropagation)를 이용한 신경망의 가중치 업데이트 등의 신경망의 학습을 위한 계산을 수행할 수 있다. 프로세서(110)의 CPU, GPGPU, 및 TPU 중 적어도 하나가 네트워크 함수의 학습을 처리할 수 있다. 예를 들어, CPU 와 GPGPU가 함께 네트워크 함수의 학습, 네트워크 함수를 이용한 데이터 분류를 처리할 수 있다. 또한, 본 개시의 일 실시예에서 복수개의 컴퓨팅 장치의 프로세서를 함께 사용하여 네트워크 함수의 학습, 네트워크 함수를 이용한 데이터 분류를 처리할 수 있다. 또한, 본 개시의 일 실시예에 따른 컴퓨팅 장치에서 수행되는 컴퓨터 프로그램은 CPU, GPGPU 또는 TPU 실행가능 프로그램일 수 있다.The processor 110 may include one or more cores, and includes a central processing unit (CPU), a general purpose graphics processing unit (GPGPU), and a tensor processing unit (TPU) of a computing device. unit), data analysis, and processors for deep learning. The processor 110 may read a computer program stored in the memory 130 and process data for machine learning according to an embodiment of the present disclosure. According to an embodiment of the present disclosure, the processor 110 may perform an operation for learning a neural network. The processor 110 is used for neural network learning, such as processing input data for learning in deep learning (DL), extracting features from input data, calculating errors, and updating neural network weights using backpropagation. calculations can be performed. At least one of the CPU, GPGPU, and TPU of the processor 110 may process learning of the network function. For example, the CPU and GPGPU can process learning of network functions and data classification using network functions. In addition, in an embodiment of the present disclosure, the learning of a network function and data classification using a network function may be processed by using processors of a plurality of computing devices together. In addition, a computer program executed in a computing device according to an embodiment of the present disclosure may be a CPU, GPGPU or TPU executable program.
본 개시의 일 실시예에 따르면, 메모리(130)는 프로세서(110)가 생성하거나 결정한 임의의 형태의 정보 및 네트워크부(150)가 수신한 임의의 형태의 정보를 저장할 수 있다.According to an embodiment of the present disclosure, the memory 130 may store any type of information generated or determined by the processor 110 and any type of information received by the network unit 150 .
본 개시의 일 실시예에 따르면, 메모리(130)는 플래시 메모리 타입(flash memory type), 하드디스크 타입(hard disk type), 멀티미디어 카드 마이크로 타입(multimedia card micro type), 카드 타입의 메모리(예를 들어 SD 또는 XD 메모리 등), 램(Random Access Memory, RAM), SRAM(Static Random Access Memory), 롬(Read-Only Memory, ROM), EEPROM(Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory), PROM(Programmable Read-Only Memory), 자기 메모리, 자기 디스크, 광디스크 중 적어도 하나의 타입의 저장매체를 포함할 수 있다. 컴퓨팅 장치(100)는 인터넷(internet) 상에서 상기 메모리(130)의 저장 기능을 수행하는 웹 스토리지(web storage)와 관련되어 동작할 수도 있다. 전술한 메모리에 대한 기재는 예시일 뿐, 본 개시는 이에 제한되지 않는다.According to an embodiment of the present disclosure, the memory 130 is a flash memory type, a hard disk type, a multimedia card micro type, or a card type memory (eg, SD or XD memory, etc.), RAM (Random Access Memory, RAM), SRAM (Static Random Access Memory), ROM (Read-Only Memory, ROM), EEPROM (Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory), PROM (Programmable Read-Only Memory) -Only Memory), a magnetic memory, a magnetic disk, and an optical disk may include at least one type of storage medium. The computing device 100 may operate in relation to a web storage that performs a storage function of the memory 130 on the Internet. The above description of the memory is only an example, and the present disclosure is not limited thereto.
본 개시의 일 실시예에 따른 네트워크부(150)는 공중전화 교환망(PSTN: Public Switched Telephone Network), xDSL(x Digital Subscriber Line), RADSL(Rate Adaptive DSL), MDSL(Multi Rate DSL), VDSL(Very High Speed DSL), UADSL(Universal Asymmetric DSL), HDSL(High Bit Rate DSL) 및 근거리 통신망(LAN) 등과 같은 다양한 유선 통신 시스템들을 사용할 수 있다. The network unit 150 according to an embodiment of the present disclosure includes a Public Switched Telephone Network (PSTN), x Digital Subscriber Line (xDSL), Rate Adaptive DSL (RADSL), Multi Rate DSL (MDSL), and VDSL ( Various wired communication systems such as Very High Speed DSL), Universal Asymmetric DSL (UADSL), High Bit Rate DSL (HDSL), and Local Area Network (LAN) may be used.
또한, 본 명세서에서 제시되는 네트워크부(150)는 CDMA(Code Division Multi Access), TDMA(Time Division Multi Access), FDMA(Frequency Division Multi Access), OFDMA(Orthogonal Frequency Division Multi Access), SC-FDMA(Single Carrier-FDMA) 및 다른 시스템들과 같은 다양한 무선 통신 시스템들을 사용할 수 있다. In addition, the network unit 150 presented in this specification includes Code Division Multi Access (CDMA), Time Division Multi Access (TDMA), Frequency Division Multi Access (FDMA), Orthogonal Frequency Division Multi Access (OFDMA), SC-FDMA ( Single Carrier-FDMA) and other systems.
본 개시에서 네트워크부(150)는 유선 및 무선 등과 같은 그 통신 양태를 가리지 않고 구성될 수 있으며, 단거리 통신망(PAN: Personal Area Network), 근거리 통신망(WAN: Wide Area Network) 등 다양한 통신망으로 구성될 수 있다. 또한, 상기 네트워크는 공지의 월드와이드웹(WWW: World Wide Web)일 수 있으며, 적외선(IrDA: Infrared Data Association) 또는 블루투스(Bluetooth)와 같이 단거리 통신에 이용되는 무선 전송 기술을 이용할 수도 있다.In the present disclosure, the network unit 150 may be configured regardless of its communication mode, such as wired and wireless, and may be configured with various communication networks such as a personal area network (PAN) and a wide area network (WAN). can In addition, the network may be the known World Wide Web (WWW), or may use a wireless transmission technology used for short-range communication, such as Infrared Data Association (IrDA) or Bluetooth.
본 명세서에서 설명된 기술들은 위에서 언급된 네트워크들 뿐만 아니라, 다른 네트워크들 에서도 사용될 수 있다.The techniques described herein may be used in the networks mentioned above as well as other networks.
도 2는 본 개시의 일 실시예에 따라 네트워크 함수를 나타낸 개략도이다.2 is a schematic diagram illustrating a network function according to an embodiment of the present disclosure.
본 명세서에 걸쳐, 연산 모델, 신경망, 네트워크 함수, 뉴럴 네트워크(neural network)는 동일한 의미로 사용될 수 있다. 신경망은 일반적으로 노드라 지칭될 수 있는 상호 연결된 계산 단위들의 집합으로 구성될 수 있다. 이러한 노드들은 뉴런(neuron)들로 지칭될 수도 있다. 신경망은 적어도 하나 이상의 노드들을 포함하여 구성된다. 신경망들을 구성하는 노드(또는 뉴런)들은 하나 이상의 링크에 의해 상호 연결될 수 있다.Throughout this specification, computational model, neural network, network function, and neural network may be used interchangeably. A neural network may consist of a set of interconnected computational units, which may generally be referred to as nodes. These nodes may also be referred to as neurons. A neural network includes one or more nodes. Nodes (or neurons) constituting neural networks may be interconnected by one or more links.
신경망 내에서, 링크를 통해 연결된 하나 이상의 노드들은 상대적으로 입력 노드 및 출력 노드의 관계를 형성할 수 있다. 입력 노드 및 출력 노드의 개념은 상대적인 것으로서, 하나의 노드에 대하여 출력 노드 관계에 있는 임의의 노드는 다른 노드와의 관계에서 입력 노드 관계에 있을 수 있으며, 그 역도 성립할 수 있다. 상술한 바와 같이, 입력 노드 대 출력 노드 관계는 링크를 중심으로 생성될 수 있다. 하나의 입력 노드에 하나 이상의 출력 노드가 링크를 통해 연결될 수 있으며, 그 역도 성립할 수 있다. In a neural network, one or more nodes connected through a link may form a relative relationship of an input node and an output node. The concept of an input node and an output node is relative, and any node in an output node relationship with one node may have an input node relationship with another node, and vice versa. As described above, an input node to output node relationship may be created around a link. More than one output node can be connected to one input node through a link, and vice versa.
하나의 링크를 통해 연결된 입력 노드 및 출력 노드 관계에서, 출력 노드의 데이터는 입력 노드에 입력된 데이터에 기초하여 그 값이 결정될 수 있다. 여기서 입력 노드와 출력 노드를 상호 연결하는 링크는 가중치(weight)를 가질 수 있다. 가중치는 가변적일 수 있으며, 신경망이 원하는 기능을 수행하기 위해, 사용자 또는 알고리즘에 의해 가변 될 수 있다. 예를 들어, 하나의 출력 노드에 하나 이상의 입력 노드가 각각의 링크에 의해 상호 연결된 경우, 출력 노드는 상기 출력 노드와 연결된 입력 노드들에 입력된 값들 및 각각의 입력 노드들에 대응하는 링크에 설정된 가중치에 기초하여 출력 노드 값을 결정할 수 있다.In a relationship between an input node and an output node connected through one link, the value of data of the output node may be determined based on data input to the input node. Here, a link interconnecting an input node and an output node may have a weight. The weight may be variable, and may be changed by a user or an algorithm in order to perform a function desired by the neural network. For example, when one or more input nodes are interconnected by respective links to one output node, the output node is set to a link corresponding to values input to input nodes connected to the output node and respective input nodes. An output node value may be determined based on the weight.
상술한 바와 같이, 신경망은 하나 이상의 노드들이 하나 이상의 링크를 통해 상호 연결되어 신경망 내에서 입력 노드 및 출력 노드 관계를 형성한다. 신경망 내에서 노드들과 링크들의 개수 및 노드들과 링크들 사이의 연관관계, 링크들 각각에 부여된 가중치의 값에 따라, 신경망의 특성이 결정될 수 있다. 예를 들어, 동일한 개수의 노드 및 링크들이 존재하고, 링크들의 가중치 값이 상이한 두 신경망이 존재하는 경우, 두 개의 신경망들은 서로 상이한 것으로 인식될 수 있다.As described above, in the neural network, one or more nodes are interconnected through one or more links to form an input node and output node relationship in the neural network. Characteristics of the neural network may be determined according to the number of nodes and links in the neural network, an association between the nodes and links, and a weight value assigned to each link. For example, when there are two neural networks having the same number of nodes and links and different weight values of the links, the two neural networks may be recognized as different from each other.
신경망은 하나 이상의 노드들의 집합으로 구성될 수 있다. 신경망을 구성하는 노드들의 부분 집합은 레이어(layer)를 구성할 수 있다. 신경망을 구성하는 노드들 중 일부는, 최초 입력 노드로부터의 거리들에 기초하여, 하나의 레이어(layer)를 구성할 수 있다. 예를 들어, 최초 입력 노드로부터 거리가 n인 노드들의 집합은, n 레이어를 구성할 수 있다. 최초 입력 노드로부터 거리는, 최초 입력 노드로부터 해당 노드까지 도달하기 위해 거쳐야 하는 링크들의 최소 개수에 의해 정의될 수 있다. 그러나, 이러한 레이어의 정의는 설명을 위한 임의적인 것으로서, 신경망 내에서 레이어의 차수는 상술한 것과 상이한 방법으로 정의될 수 있다. 예를 들어, 노드들의 레이어는 최종 출력 노드로부터 거리에 의해 정의될 수도 있다.A neural network may be composed of a set of one or more nodes. A subset of nodes constituting a neural network may constitute a layer. Some of the nodes constituting the neural network may form one layer based on distances from the first input node. For example, a set of nodes having a distance of n from the first input node may constitute n layers. The distance from the first input node may be defined by the minimum number of links that must be passed through to reach the corresponding node from the first input node. However, the definition of such a layer is arbitrary for explanation, and the order of a layer in a neural network may be defined in a method different from the above. For example, a layer of nodes may be defined by a distance from a final output node.
최초 입력 노드는 신경망 내의 노드들 중 다른 노드들과의 관계에서 링크를 거치지 않고 데이터가 직접 입력되는 하나 이상의 노드들을 의미할 수 있다. 또는, 신경망 네트워크 내에서, 링크를 기준으로 한 노드 간의 관계에 있어서, 링크로 연결된 다른 입력 노드들을 가지지 않는 노드들을 의미할 수 있다. 이와 유사하게, 최종 출력 노드는 신경망 내의 노드들 중 다른 노드들과의 관계에서, 출력 노드를 가지지 않는 하나 이상의 노드들을 의미할 수 있다. 또한, 히든 노드는 최초 입력 노드 및 최후 출력 노드가 아닌 신경망을 구성하는 노드들을 의미할 수 있다. An initial input node may refer to one or more nodes to which data is directly input without going through a link in relation to other nodes among nodes in the neural network. Alternatively, in a relationship between nodes based on a link in a neural network, it may mean nodes that do not have other input nodes connected by a link. Similarly, the final output node may refer to one or more nodes that do not have an output node in relation to other nodes among nodes in the neural network. Also, the hidden node may refer to nodes constituting the neural network other than the first input node and the last output node.
본 개시의 일 실시예에 따른 신경망은 입력 레이어의 노드의 개수가 출력 레이어의 노드의 개수와 동일할 수 있으며, 입력 레이어에서 히든 레이어로 진행됨에 따라 노드의 수가 감소하다가 다시 증가하는 형태의 신경망일 수 있다. 또한, 본 개시의 다른 일 실시예에 따른 신경망은 입력 레이어의 노드의 개수가 출력 레이어의 노드의 개수 보다 적을 수 있으며, 입력 레이어에서 히든 레이어로 진행됨에 따라 노드의 수가 감소하는 형태의 신경망일 수 있다. 또한, 본 개시의 또 다른 일 실시예에 따른 신경망은 입력 레이어의 노드의 개수가 출력 레이어의 노드의 개수보다 많을 수 있으며, 입력 레이어에서 히든 레이어로 진행됨에 따라 노드의 수가 증가하는 형태의 신경망일 수 있다. 본 개시의 또 다른 일 실시예에 따른 신경망은 상술한 신경망들의 조합된 형태의 신경망일 수 있다.In the neural network according to an embodiment of the present disclosure, the number of nodes in the input layer may be the same as the number of nodes in the output layer, and the number of nodes decreases and then increases again as the number of nodes progresses from the input layer to the hidden layer. can In addition, the neural network according to another embodiment of the present disclosure may be a neural network in which the number of nodes of the input layer may be less than the number of nodes of the output layer and the number of nodes decreases as the number of nodes increases from the input layer to the hidden layer. there is. In addition, the neural network according to another embodiment of the present disclosure is a neural network in which the number of nodes in the input layer may be greater than the number of nodes in the output layer, and the number of nodes increases as the number of nodes increases from the input layer to the hidden layer. can A neural network according to another embodiment of the present disclosure may be a neural network in the form of a combination of the aforementioned neural networks.
딥 뉴럴 네트워크(DNN: deep neural network, 심층신경망)는 입력 레이어와 출력 레이어 외에 복수개의 히든 레이어를 포함하는 신경망을 의미할 수 있다. 딥 뉴럴 네트워크를 이용하면 데이터의 잠재적인 구조(latent structures)를 파악할 수 있다. 즉, 사진, 글, 비디오, 음성, 음악의 잠재적인 구조(예를 들어, 어떤 물체가 사진에 있는지, 글의 내용과 감정이 무엇인지, 음성의 내용과 감정이 무엇인지 등)를 파악할 수 있다. 딥 뉴럴 네트워크는 컨볼루션 뉴럴 네트워크(CNN: convolutional neural network), 리커런트 뉴럴 네트워크(RNN: recurrent neural network), 오토 인코더(auto encoder), GAN(Generative Adversarial Networks), 제한 볼츠만 머신(RBM: restricted boltzmann machine), 심층 신뢰 네트워크(DBN: deep belief network), Q 네트워크, U 네트워크, 샴 네트워크, 적대적 생성 네트워크(GAN: Generative Adversarial Network) 등을 포함할 수 있다. 전술한 딥 뉴럴 네트워크의 기재는 예시일 뿐이며 본 개시는 이에 제한되지 않는다. A deep neural network (DNN) may refer to a neural network including a plurality of hidden layers in addition to an input layer and an output layer. Deep neural networks can reveal latent structures in data. In other words, it can identify the latent structure of a photo, text, video, sound, or music (e.g., what objects are in the photo, what the content and emotion of the text are, what the content and emotion of the audio are, etc.). . Deep neural networks include convolutional neural networks (CNNs), recurrent neural networks (RNNs), auto encoders, generative adversarial networks (GANs), and restricted boltzmann machines (RBMs). machine), a deep belief network (DBN), a Q network, a U network, a Siamese network, a Generative Adversarial Network (GAN), and the like. The description of the deep neural network described above is only an example, and the present disclosure is not limited thereto.
본 개시의 일 실시예에서 네트워크 함수는 오토 인코더(autoencoder)를 포함할 수도 있다. 오토 인코더는 입력 데이터와 유사한 출력 데이터를 출력하기 위한 인공 신경망의 일종일 수 있다. 오토 인코더는 적어도 하나의 히든 레이어를 포함할 수 있으며, 홀수 개의 히든 레이어가 입출력 레이어 사이에 배치될 수 있다. 각각의 레이어의 노드의 수는 입력 레이어의 노드의 수에서 병목 레이어(인코딩)라는 중간 레이어로 축소되었다가, 병목 레이어에서 출력 레이어(입력 레이어와 대칭)로 축소와 대칭되어 확장될 수도 있다. 오토 인코더는 비선형 차원 감소를 수행할 수 있다. 입력 레이어 및 출력 레이어의 수는 입력 데이터의 전처리 이후에 차원과 대응될 수 있다. 오토 인코더 구조에서 인코더에 포함된 히든 레이어의 노드의 수는 입력 레이어에서 멀어질수록 감소하는 구조를 가질 수 있다. 병목 레이어(인코더와 디코더 사이에 위치하는 가장 적은 노드를 가진 레이어)의 노드의 수는 너무 작은 경우 충분한 양의 정보가 전달되지 않을 수 있으므로, 특정 수 이상(예를 들어, 입력 레이어의 절반 이상 등)으로 유지될 수도 있다.In one embodiment of the present disclosure, the network function may include an autoencoder. An autoencoder may be a type of artificial neural network for outputting output data similar to input data. An auto-encoder may include at least one hidden layer, and an odd number of hidden layers may be disposed between input and output layers. The number of nodes of each layer may be reduced from the number of nodes of the input layer to an intermediate layer called the bottleneck layer (encoding), and then expanded symmetrically with the reduction from the bottleneck layer to the output layer (symmetrical to the input layer). Autoencoders can perform non-linear dimensionality reduction. The number of input layers and output layers may correspond to dimensions after preprocessing of input data. In the auto-encoder structure, the number of hidden layer nodes included in the encoder may decrease as the distance from the input layer increases. If the number of nodes in the bottleneck layer (the layer with the fewest nodes located between the encoder and decoder) is too small, a sufficient amount of information may not be conveyed, so more than a certain number (e.g., more than half of the input layer, etc.) ) may be maintained.
뉴럴 네트워크는 교사 학습(supervised learning), 비교사 학습(unsupervised learning), 반교사학습(semi supervised learning), 또는 강화학습(reinforcement learning) 중 적어도 하나의 방식으로 학습될 수 있다. 뉴럴 네트워크의 학습은 뉴럴 네트워크가 특정한 동작을 수행하기 위한 지식을 뉴럴 네트워크에 적용하는 과정일 수 있다. The neural network may be trained using at least one of supervised learning, unsupervised learning, semi-supervised learning, and reinforcement learning. Learning of the neural network may be a process of applying knowledge for the neural network to perform a specific operation to the neural network.
뉴럴 네트워크는 출력의 오류를 최소화하는 방향으로 학습될 수 있다. 뉴럴 네트워크의 학습에서 반복적으로 학습 데이터를 뉴럴 네트워크에 입력시키고 학습 데이터에 대한 뉴럴 네트워크의 출력과 타겟의 에러를 계산하고, 에러를 줄이기 위한 방향으로 뉴럴 네트워크의 에러를 뉴럴 네트워크의 출력 레이어에서부터 입력 레이어 방향으로 역전파(backpropagation)하여 뉴럴 네트워크의 각 노드의 가중치를 업데이트 하는 과정이다. 교사 학습의 경우 각각의 학습 데이터에 정답이 라벨링 되어있는 학습 데이터를 사용하며(즉, 라벨링된 학습 데이터), 비교사 학습의 경우는 각각의 학습 데이터에 정답이 라벨링되어 있지 않을 수 있다. 즉, 예를 들어 데이터 분류에 관한 교사 학습의 경우의 학습 데이터는 학습 데이터 각각에 카테고리가 라벨링 된 데이터 일 수 있다. 라벨링된 학습 데이터가 뉴럴 네트워크에 입력되고, 뉴럴 네트워크의 출력(카테고리)과 학습 데이터의 라벨을 비교함으로써 오류(error)가 계산될 수 있다. 다른 예로, 데이터 분류에 관한 비교사 학습의 경우 입력인 학습 데이터가 뉴럴 네트워크 출력과 비교됨으로써 오류가 계산될 수 있다. 계산된 오류는 뉴럴 네트워크에서 역방향(즉, 출력 레이어에서 입력 레이어 방향)으로 역전파 되며, 역전파에 따라 뉴럴 네트워크의 각 레이어의 각 노드들의 연결 가중치가 업데이트 될 수 있다. 업데이트 되는 각 노드의 연결 가중치는 학습률(learning rate)에 따라 변화량이 결정될 수 있다. 입력 데이터에 대한 뉴럴 네트워크의 계산과 에러의 역전파는 학습 사이클(epoch)을 구성할 수 있다. 학습률은 뉴럴 네트워크의 학습 사이클의 반복 횟수에 따라 상이하게 적용될 수 있다. 예를 들어, 뉴럴 네트워크의 학습 초기에는 높은 학습률을 사용하여 뉴럴 네트워크가 빠르게 일정 수준의 성능을 확보하도록 하여 효율성을 높이고, 학습 후기에는 낮은 학습률을 사용하여 정확도를 높일 수 있다.A neural network can be trained in a way that minimizes output errors. In the learning of the neural network, the learning data is repeatedly input into the neural network, the output of the neural network for the training data and the error of the target are calculated, and the error of the neural network is transferred from the output layer of the neural network to the input layer in the direction of reducing the error. It is a process of updating the weight of each node of the neural network by backpropagating in the same direction. In the case of teacher learning, the learning data in which the correct answer is labeled is used for each learning data (ie, the labeled learning data), and in the case of comparative teacher learning, the correct answer may not be labeled in each learning data. That is, for example, learning data in the case of teacher learning regarding data classification may be data in which each learning data is labeled with a category. Labeled training data is input to a neural network, and an error may be calculated by comparing an output (category) of the neural network and a label of the training data. As another example, in the case of comparative history learning for data classification, an error may be calculated by comparing input learning data with a neural network output. The calculated error is back-propagated in a reverse direction (ie, from the output layer to the input layer) in the neural network, and the connection weight of each node of each layer of the neural network may be updated according to the back-propagation. The amount of change in the connection weight of each updated node may be determined according to a learning rate. The neural network's computation of input data and backpropagation of errors can constitute a learning cycle (epoch). The learning rate may be applied differently according to the number of iterations of the learning cycle of the neural network. For example, a high learning rate may be used in the early stage of neural network training to increase efficiency by allowing the neural network to quickly obtain a certain level of performance, and a low learning rate may be used in the late stage to increase accuracy.
뉴럴 네트워크의 학습에서 일반적으로 학습 데이터는 실제 데이터(즉, 학습된 뉴럴 네트워크를 이용하여 처리하고자 하는 데이터)의 부분집합일 수 있으며, 따라서, 학습 데이터에 대한 오류는 감소하나 실제 데이터에 대해서는 오류가 증가하는 학습 사이클이 존재할 수 있다. 과적합(overfitting)은 이와 같이 학습 데이터에 과하게 학습하여 실제 데이터에 대한 오류가 증가하는 현상이다. 예를 들어, 노란색 고양이를 보여 고양이를 학습한 뉴럴 네트워크가 노란색 이외의 고양이를 보고는 고양이임을 인식하지 못하는 현상이 과적합의 일종일 수 있다. 과적합은 머신러닝 알고리즘의 오류를 증가시키는 원인으로 작용할 수 있다. 이러한 과적합을 막기 위하여 다양한 최적화 방법이 사용될 수 있다. 과적합을 막기 위해서는 학습 데이터를 증가시키거나, 레귤라이제이션(regularization), 학습의 과정에서 네트워크의 노드 일부를 비활성화하는 드롭아웃(dropout), 배치 정규화 레이어(batch normalization layer)의 활용 등의 방법이 적용될 수 있다.In neural network learning, generally, training data can be a subset of real data (ie, data to be processed using the trained neural network), and therefore, errors for training data are reduced, but errors for real data are reduced. There may be incremental learning cycles. Overfitting is a phenomenon in which errors for actual data increase due to excessive learning on training data. For example, a phenomenon in which a neural network that has learned a cat by showing a yellow cat does not recognize that it is a cat when it sees a cat other than yellow may be a type of overfitting. Overfitting can act as a cause of increasing the error of machine learning algorithms. Various optimization methods can be used to prevent such overfitting. To prevent overfitting, methods such as increasing the training data, regularization, inactivating some nodes in the network during learning, and using a batch normalization layer should be applied. can
본 개시의 일 실시예에 따라 데이터 구조를 저장한 컴퓨터 판독가능 매체가 개시된다.According to an embodiment of the present disclosure, a computer readable medium storing a data structure is disclosed.
데이터 구조는 데이터에 효율적인 접근 및 수정을 가능하게 하는 데이터의 조직, 관리, 저장을 의미할 수 있다. 데이터 구조는 특정 문제(예를 들어, 최단 시간으로 데이터 검색, 데이터 저장, 데이터 수정) 해결을 위한 데이터의 조직을 의미할 수 있다. 데이터 구조는 특정한 데이터 처리 기능을 지원하도록 설계된, 데이터 요소들 간의 물리적이거나 논리적인 관계로 정의될 수도 있다. 데이터 요소들 간의 논리적인 관계는 사용자 정의 데이터 요소들 간의 연결관계를 포함할 수 있다. 데이터 요소들 간의 물리적인 관계는 컴퓨터 판독가능 저장매체(예를 들어, 영구 저장 장치)에 물리적으로 저장되어 있는 데이터 요소들 간의 실제 관계를 포함할 수 있다. 데이터 구조는 구체적으로 데이터의 집합, 데이터 간의 관계, 데이터에 적용할 수 있는 함수 또는 명령어를 포함할 수 있다. 효과적으로 설계된 데이터 구조를 통해 컴퓨팅 장치는 컴퓨팅 장치의 자원을 최소한으로 사용하면서 연산을 수행할 수 있다. 구체적으로 컴퓨팅 장치는 효과적으로 설계된 데이터 구조를 통해 연산, 읽기, 삽입, 삭제, 비교, 교환, 검색의 효율성을 높일 수 있다.Data structure can refer to the organization, management, and storage of data that enables efficient access and modification of data. Data structure may refer to the organization of data to solve a specific problem (eg, data retrieval, data storage, data modification in the shortest time). A data structure may be defined as a physical or logical relationship between data elements designed to support a specific data processing function. A logical relationship between data elements may include a connection relationship between user-defined data elements. A physical relationship between data elements may include an actual relationship between data elements physically stored in a computer-readable storage medium (eg, a persistent storage device). The data structure may specifically include a set of data, a relationship between data, and a function or command applicable to the data. Through an effectively designed data structure, a computing device can perform calculations while using minimal resources of the computing device. Specifically, the computing device can increase the efficiency of operation, reading, insertion, deletion, comparison, exchange, and search through an effectively designed data structure.
데이터 구조는 데이터 구조의 형태에 따라 선형 데이터 구조와 비선형 데이터 구조로 구분될 수 있다. 선형 데이터 구조는 하나의 데이터 뒤에 하나의 데이터만이 연결되는 구조일 수 있다. 선형 데이터 구조는 리스트(List), 스택(Stack), 큐(Queue), 데크(Deque)를 포함할 수 있다. 리스트는 내부적으로 순서가 존재하는 일련의 데이터 집합을 의미할 수 있다. 리스트는 연결 리스트(Linked List)를 포함할 수 있다. 연결 리스트는 각각의 데이터가 포인터를 가지고 한 줄로 연결되어 있는 방식으로 데이터가 연결된 데이터 구조일 수 있다. 연결 리스트에서 포인터는 다음이나 이전 데이터와의 연결 정보를 포함할 수 있다. 연결 리스트는 형태에 따라 단일 연결 리스트, 이중 연결 리스트, 원형 연결 리스트로 표현될 수 있다. 스택은 제한적으로 데이터에 접근할 수 있는 데이터 나열 구조일 수 있다. 스택은 데이터 구조의 한 쪽 끝에서만 데이터를 처리(예를 들어, 삽입 또는 삭제)할 수 있는 선형 데이터 구조일 수 있다. 스택에 저장된 데이터는 늦게 들어갈수록 빨리 나오는 데이터 구조(LIFO-Last in First Out)일 수 있다. 큐는 제한적으로 데이터에 접근할 수 있는 데이터 나열 구조로서, 스택과 달리 늦게 저장된 데이터일수록 늦게 나오는 데이터 구조(FIFO-First in First Out)일 수 있다. 데크는 데이터 구조의 양 쪽 끝에서 데이터를 처리할 수 있는 데이터 구조일 수 있다.The data structure can be divided into a linear data structure and a non-linear data structure according to the shape of the data structure. A linear data structure may be a structure in which only one data is connected after one data. Linear data structures may include lists, stacks, queues, and decks. A list may refer to a series of data sets in which order exists internally. The list may include a linked list. A linked list may be a data structure in which data are connected in such a way that each data is connected in a single line with a pointer. In a linked list, a pointer can contain information about connection to the next or previous data. A linked list can be expressed as a singly linked list, a doubly linked list, or a circular linked list depending on the form. A stack can be a data enumeration structure that allows limited access to data. A stack can be a linear data structure in which data can be processed (eg, inserted or deleted) at only one end of the data structure. The data stored in the stack may be a LIFO-Last in First Out (Last in First Out) data structure. A queue is a data listing structure that allows limited access to data, and unlike a stack, it can be a data structure (FIFO-First in First Out) in which data stored later comes out later. A deck can be a data structure that can handle data from either end of the data structure.
비선형 데이터 구조는 하나의 데이터 뒤에 복수개의 데이터가 연결되는 구조일 수 있다. 비선형 데이터 구조는 그래프(Graph) 데이터 구조를 포함할 수 있다. 그래프 데이터 구조는 정점(Vertex)과 간선(Edge)으로 정의될 수 있으며 간선은 서로 다른 두개의 정점을 연결하는 선을 포함할 수 있다. 그래프 데이터 구조 트리(Tree) 데이터 구조를 포함할 수 있다. 트리 데이터 구조는 트리에 포함된 복수개의 정점 중에서 서로 다른 두개의 정점을 연결시키는 경로가 하나인 데이터 구조일 수 있다. 즉 그래프 데이터 구조에서 루프(loop)를 형성하지 않는 데이터 구조일 수 있다.The nonlinear data structure may be a structure in which a plurality of data are connected after one data. The non-linear data structure may include a graph data structure. A graph data structure can be defined as a vertex and an edge, and an edge can include a line connecting two different vertices. A graph data structure may include a tree data structure. The tree data structure may be a data structure in which one path connects two different vertices among a plurality of vertices included in the tree. That is, it may be a data structure that does not form a loop in a graph data structure.
본 명세서에 걸쳐, 연산 모델, 신경망, 네트워크 함수, 뉴럴 네트워크(neural network)는 동일한 의미로 사용될 수 있다. 이하에서는 신경망으로 통일하여 기술한다. 데이터 구조는 신경망을 포함할 수 있다. 그리고 신경망을 포함한 데이터 구조는 컴퓨터 판독가능 매체에 저장될 수 있다. 신경망을 포함한 데이터 구조는 또한 신경망에 의한 처리를 위하여 전처리된 데이터, 신경망에 입력되는 데이터, 신경망의 가중치, 신경망의 하이퍼 파라미터, 신경망으로부터 획득한 데이터, 신경망의 각 노드 또는 레이어와 연관된 활성 함수, 신경망의 학습을 위한 손실 함수 등을 포함할 수 있다. 신경망을 포함한 데이터 구조는 상기 개시된 구성들 중 임의의 구성 요소들을 포함할 수 있다. 즉 신경망을 포함한 데이터 구조는 신경망에 의한 처리를 위하여 전처리된 데이터, 신경망에 입력되는 데이터, 신경망의 가중치, 신경망의 하이퍼 파라미터, 신경망으로부터 획득한 데이터, 신경망의 각 노드 또는 레이어와 연관된 활성 함수, 신경망의 학습을 위한 손실 함수 등 전부 또는 이들의 임의의 조합을 포함하여 구성될 수 있다. 전술한 구성들 이외에도, 신경망을 포함한 데이터 구조는 신경망의 특성을 결정하는 임의의 다른 정보를 포함할 수 있다. 또한, 데이터 구조는 신경망의 연산 과정에 사용되거나 발생되는 모든 형태의 데이터를 포함할 수 있으며 전술한 사항에 제한되는 것은 아니다. 컴퓨터 판독가능 매체는 컴퓨터 판독가능 기록 매체 및/또는 컴퓨터 판독가능 전송 매체를 포함할 수 있다. 신경망은 일반적으로 노드라 지칭될 수 있는 상호 연결된 계산 단위들의 집합으로 구성될 수 있다. 이러한 노드들은 뉴런(neuron)들로 지칭될 수도 있다. 신경망은 적어도 하나 이상의 노드들을 포함하여 구성된다.Throughout this specification, computational model, neural network, network function, and neural network may be used interchangeably. Hereinafter, a neural network is unified and described. The data structure may include a neural network. And the data structure including the neural network may be stored in a computer readable medium. The data structure including the neural network may also include preprocessed data for processing by the neural network, data input to the neural network, weights of the neural network, hyperparameters of the neural network, data obtained from the neural network, activation function associated with each node or layer of the neural network, and neural network It may include a loss function for learning of . A data structure including a neural network may include any of the components described above. That is, the data structure including the neural network includes preprocessed data for processing by the neural network, data input to the neural network, weights of the neural network, hyperparameters of the neural network, data obtained from the neural network, activation function associated with each node or layer of the neural network, and neural network. It may be configured to include all or any combination thereof, such as a loss function for learning of . In addition to the foregoing configurations, the data structure comprising the neural network may include any other information that determines the characteristics of the neural network. In addition, the data structure may include all types of data used or generated in the computational process of the neural network, but is not limited to the above. A computer readable medium may include a computer readable recording medium and/or a computer readable transmission medium. A neural network may consist of a set of interconnected computational units, which may generally be referred to as nodes. These nodes may also be referred to as neurons. A neural network includes one or more nodes.
데이터 구조는 신경망에 입력되는 데이터를 포함할 수 있다. 신경망에 입력되는 데이터를 포함하는 데이터 구조는 컴퓨터 판독가능 매체에 저장될 수 있다. 신경망에 입력되는 데이터는 신경망 학습 과정에서 입력되는 학습 데이터 및/또는 학습이 완료된 신경망에 입력되는 입력 데이터를 포함할 수 있다. 신경망에 입력되는 데이터는 전처리(pre-processing)를 거친 데이터 및/또는 전처리 대상이 되는 데이터를 포함할 수 있다. 전처리는 데이터를 신경망에 입력시키기 위한 데이터 처리 과정을 포함할 수 있다. 따라서 데이터 구조는 전처리 대상이 되는 데이터 및 전처리로 발생되는 데이터를 포함할 수 있다. 전술한 데이터 구조는 예시일 뿐 본 개시는 이에 제한되지 않는다.The data structure may include data input to the neural network. A data structure including data input to the neural network may be stored in a computer readable medium. Data input to the neural network may include training data input during a neural network learning process and/or input data input to a neural network that has been trained. Data input to the neural network may include pre-processed data and/or data subject to pre-processing. Pre-processing may include a data processing process for inputting data to a neural network. Accordingly, the data structure may include data subject to pre-processing and data generated by pre-processing. The foregoing data structure is only an example, and the present disclosure is not limited thereto.
데이터 구조는 신경망의 가중치를 포함할 수 있다. (본 명세서에서 가중치, 파라미터는 동일한 의미로 사용될 수 있다.) 그리고 신경망의 가중치를 포함한 데이터 구조는 컴퓨터 판독가능 매체에 저장될 수 있다. 신경망은 복수개의 가중치를 포함할 수 있다. 가중치는 가변적일 수 있으며, 신경망이 원하는 기능을 수행하기 위해, 사용자 또는 알고리즘에 의해 가변 될 수 있다. 예를 들어, 하나의 출력 노드에 하나 이상의 입력 노드가 각각의 링크에 의해 상호 연결된 경우, 출력 노드는 상기 출력 노드와 연결된 입력 노드들에 입력된 값들 및 각각의 입력 노드들에 대응하는 링크에 설정된 가중치에 기초하여 출력 노드에서 출력되는 데이터 값을 결정할 수 있다. 전술한 데이터 구조는 예시일 뿐 본 개시는 이에 제한되지 않는다.The data structure may include the weights of the neural network. (In this specification, weights and parameters may be used in the same meaning.) Also, a data structure including weights of a neural network may be stored in a computer readable medium. A neural network may include a plurality of weights. The weight may be variable, and may be changed by a user or an algorithm in order to perform a function desired by the neural network. For example, when one or more input nodes are interconnected by respective links to one output node, the output node is set to a link corresponding to values input to input nodes connected to the output node and respective input nodes. A data value output from an output node may be determined based on the weight. The foregoing data structure is only an example, and the present disclosure is not limited thereto.
제한이 아닌 예로서, 가중치는 신경망 학습 과정에서 가변되는 가중치 및/또는 신경망 학습이 완료된 가중치를 포함할 수 있다. 신경망 학습 과정에서 가변되는 가중치는 학습 사이클이 시작되는 시점의 가중치 및/또는 학습 사이클 동안 가변되는 가중치를 포함할 수 있다. 신경망 학습이 완료된 가중치는 학습 사이클이 완료된 가중치를 포함할 수 있다. 따라서 신경망의 가중치를 포함한 데이터 구조는 신경망 학습 과정에서 가변되는 가중치 및/또는 신경망 학습이 완료된 가중치를 포함한 데이터 구조를 포함할 수 있다. 그러므로 상술한 가중치 및/또는 각 가중치의 조합은 신경망의 가중치를 포함한 데이터 구조에 포함되는 것으로 한다. 전술한 데이터 구조는 예시일 뿐 본 개시는 이에 제한되지 않는다.As a non-limiting example, the weights may include weights that are varied during neural network training and/or weights for which neural network training has been completed. The variable weight in the neural network learning process may include a weight at the time the learning cycle starts and/or a variable weight during the learning cycle. The weights for which neural network learning has been completed may include weights for which learning cycles have been completed. Accordingly, the data structure including the weights of the neural network may include a data structure including weights that are variable during the neural network learning process and/or weights for which neural network learning is completed. Therefore, it is assumed that the above-described weights and/or combinations of weights are included in the data structure including the weights of the neural network. The foregoing data structure is only an example, and the present disclosure is not limited thereto.
신경망의 가중치를 포함한 데이터 구조는 직렬화(serialization) 과정을 거친 후 컴퓨터 판독가능 저장 매체(예를 들어, 메모리, 하드 디스크)에 저장될 수 있다. 직렬화는 데이터 구조를 동일하거나 다른 컴퓨팅 장치에 저장하고 나중에 다시 재구성하여 사용할 수 있는 형태로 변환하는 과정일 수 있다. 컴퓨팅 장치는 데이터 구조를 직렬화 하여 네트워크를 통해 데이터를 송수신할 수 있다. 직렬화된 신경망의 가중치를 포함한 데이터 구조는 역직렬화(deserialization)를 통해 동일한 컴퓨팅 장치 또는 다른 컴퓨팅 장치에서 재구성될 수 있다. 신경망의 가중치를 포함한 데이터 구조는 직렬화에 한정되는 것은 아니다. 나아가 신경망의 가중치를 포함한 데이터 구조는 컴퓨팅 장치의 자원을 최소한으로 사용하면서 연산의 효율을 높이기 위한 데이터 구조(예를 들어, 비선형 데이터 구조에서 B-Tree, Trie, m-way search tree, AVL tree, Red-Black Tree)를 포함할 수 있다. 전술한 사항은 예시일 뿐 본 개시는 이에 제한되지 않는다.The data structure including the weights of the neural network may be stored in a computer readable storage medium (eg, a memory or a hard disk) after going through a serialization process. Serialization can be the process of converting a data structure into a form that can be stored on the same or another computing device and later reconstructed and used. The computing device may transmit and receive data through a network by serializing the data structure. The data structure including the weights of the serialized neural network may be reconstructed on the same computing device or another computing device through deserialization. The data structure including the weights of the neural network is not limited to serialization. Furthermore, the data structure including the weights of the neural network is a data structure for increasing the efficiency of operation while minimizing the resource of the computing device (for example, B-Tree, Trie, m-way search tree, AVL tree, Red-Black Tree). The foregoing is only an example, and the present disclosure is not limited thereto.
데이터 구조는 신경망의 하이퍼 파라미터(Hyper-parameter)를 포함할 수 있다. 그리고 신경망의 하이퍼 파라미터를 포함한 데이터 구조는 컴퓨터 판독가능 매체에 저장될 수 있다. 하이퍼 파라미터는 사용자에 의해 가변되는 변수일 수 있다. 하이퍼 파라미터는 예를 들어, 학습률(learning rate), 비용 함수(cost function), 학습 사이클 반복 횟수, 가중치 초기화(Weight initialization)(예를 들어, 가중치 초기화 대상이 되는 가중치 값의 범위 설정), Hidden Unit 개수(예를 들어, 히든 레이어의 개수, 히든 레이어의 노드 수)를 포함할 수 있다. 전술한 데이터 구조는 예시일 뿐 본 개시는 이에 제한되지 않는다.The data structure may include hyper-parameters of the neural network. Also, the data structure including the hyperparameters of the neural network may be stored in a computer readable medium. A hyperparameter may be a variable variable by a user. Hyperparameters include, for example, learning rate, cost function, number of learning cycle iterations, weight initialization (eg, setting the range of weight values to be targeted for weight initialization), hidden unit number (eg, the number of hidden layers and the number of nodes in the hidden layer). The foregoing data structure is only an example, and the present disclosure is not limited thereto.
도 3은 본 개시의 일 실시예에 따른 적어도 하나의 프로세서를 포함하는 컴퓨팅 장치에 의해 수행되는 이미징 방법 및 제 1 학습 방법을 간략히 나타내는 개략도다.3 is a schematic diagram briefly illustrating an imaging method and a first learning method performed by a computing device including at least one processor according to an embodiment of the present disclosure.
도 3를 참조하면, 본 개시의 일 실시예에 따른 컴퓨터 장치(100)의 프로세서(110)는 제 1 모델(320)을 이용하여, 적어도 하나의 제 1 이미지(310)를 기초로 복수개의 제 2 이미지(330)들을 생성할 수 있다. 또한, 본 개시의 일 실시예에 따른 프로세서(110)는 복수개의 제 2 이미지(330)들을 기초로 제 2 모델(340)을 사용하여, 복수개의 제 3 이미지(350)들을 생성 할 수 있다. 또한, 본 개시의 일 실시예에 따른 프로세서(110)는 복수개의 제 3 이미지(350)들을 적어도 하나의 제 1 이미지(310)와 서로 비교하여 비교 대상인 제 3 이미지(350)가 적어도 하나의 제 1 이미지(310)와 유사하도록 제 2 모델(340)을 학습 시킬 수 있다.Referring to FIG. 3 , the processor 110 of the computer device 100 according to an embodiment of the present disclosure uses a first model 320 to generate a plurality of first images based on at least one first image 310 . 2 images 330 may be created. Also, the processor 110 according to an embodiment of the present disclosure may generate a plurality of third images 350 by using the second model 340 based on the plurality of second images 330 . In addition, the processor 110 according to an embodiment of the present disclosure compares the plurality of third images 350 with at least one first image 310 so that the third image 350 to be compared is at least one first image 350. The second model 340 may be trained to be similar to the first image 310 .
이때, 상기 제 1 모델(320)은 복수개의 서로 상이한 제 1 서브 모델을 포함 할 수 있다. 또한, 상기 제 2 모델(340)은 복수개의 서로 상이한 제 2 서브 모델을 포함할 수 있다.In this case, the first model 320 may include a plurality of different first sub-models. Also, the second model 340 may include a plurality of different second sub-models.
또한, 상기 적어도 하나의 제 1 이미지(310)는 적어도 하나의 HR 이미지를 포함할 수 있다. 또한, 상기 복수개의 제 2 이미지(330)들은, 적어도 하나의 제 1 이미지(310)와 상기 제 1 모델(320)의 복수개의 제 1 서브 모델들의 조합의 모든 경우의 수 만큼의 LR 이미지를 포함할 수 있다. 또한, 상기 복수개의 제 3 이미지(350)들은 상기 복수개의 제 2 이미지(330)와 상기 제 2 모델(340)의 복수개의 제 2 서브 모델들의 조합의 모든 경우의 수 만큼의 SR 이미지를 포함할 수 있다. 도 3을 참조하면, 본 개시의 일 실시예에 따른 컴퓨터 장치(100)의 프로세서(110)는 상기 제 2 모델(340)로부터 생성된 상기 복수개의 제 3 이미지(350)들을 상기 적어도 하나의 제 1 이미지(310)와 비교 하여 상기 제 2 모델(340)을 학습 시킬 수 있다. 이때, 프로세서(110)는 상기 제 2 모델을 학습시키기 위해, 상기 적어도 하나의 제 1 이미지(310)와 상기 복수개의 제 3 이미지(350)들을 서로 비교하여 제 1 손실값(360)을 생성할 수 있다. 이때, 본 개시에서는 상기 생성된 제 1 손실값(360)을 기초로 상기 제 2 모델(340)을 학습시키는 방법을 '제 1 학습 방법'이라고 칭한다.Also, the at least one first image 310 may include at least one HR image. In addition, the plurality of second images 330 include LR images as many as the number of combinations of at least one first image 310 and a plurality of first sub-models of the first model 320. can do. In addition, the plurality of third images 350 may include as many SR images as the number of combinations of the plurality of second images 330 and the plurality of second sub-models of the second model 340. can Referring to FIG. 3 , the processor 110 of the computer device 100 according to an embodiment of the present disclosure converts the plurality of third images 350 generated from the second model 340 into the at least one first image. The second model 340 may be trained by comparing with 1 image 310 . At this time, the processor 110 compares the at least one first image 310 and the plurality of third images 350 to generate a first loss value 360 in order to train the second model. can At this time, in the present disclosure, a method of learning the second model 340 based on the generated first loss value 360 is referred to as a 'first learning method'.
도 4는 본 개시의 일 실시예에 따른 제 1 이미지에 노이즈 삽입(noise injection)하는 방법에 대한 개략도이다. 제 1 이미지에 노이즈를 삽입함으로써, 같은 컨텐츠를 포함하고 있으나, 상이한 노이즈를 가지는 제 1 이미지를 생성할 수 있다. 그리고, 같은 컨텐츠를 포함하고 있으나, 상이한 노이즈를 가지는 제 1 이미지를 다수 생성 하여 데이터 세트를 구성 할 수 있다. 이는, 확보하기 힘든 양질의 LR 이미지를 프로세서(110)가 생성 할 수 있으므로, 상기 LR 이미지를 기초로 제 2 모델을 학습 시킬 경우, 상기 LR 이미지에 존재하는 노이즈를 효과적으로 모방할 수 있다.4 is a schematic diagram of a method of inserting noise into a first image according to an embodiment of the present disclosure. By inserting noise into the first image, the first image including the same content but having different noise may be generated. In addition, a data set may be configured by generating a plurality of first images including the same content but having different noises. Since the processor 110 can generate a high-quality LR image that is difficult to obtain, when the second model is trained based on the LR image, noise existing in the LR image can be effectively imitated.
도 4를 참조하면, 본 개시의 일 실시예에 따른 프로세서(110)는 적어도 하나의 제 1 이미지(421)에 노이즈를 추가 할 수 있다. 그리고 상기 노이즈가 추가된 적어도 하나의 제 1 이미지(415)에 기초하여 상기 복수개의 제 2 이미지들을 생성 할 수 있다.Referring to FIG. 4 , the processor 110 according to an embodiment of the present disclosure may add noise to at least one first image 421 . The plurality of second images may be generated based on the at least one first image 415 to which the noise is added.
이때, 상기 제 1 이미지에 노이즈를 추가하기 위하여, 싱글 채널 노이즈 샘플(410)을 생성 할 수 있다. 그리고 상기 싱글 채널 노이즈 샘플을 복수개의 스케일링 팩터(scaling factor)들로 각각 연산(411)하고 결과값들을 연접하여 복수개의 채널들을 가지는 멀티 채널 노이즈 샘플(413)을 생성 할 수 있다. 그리고, 상기 멀티 채널 노이즈 샘플(413)을 상기 제 1 이미지(421)의 특징맵과 연접하여, 노이즈가 포함된 제 1 이미지(415)의 특징맵을 생성 할 수 있다. 또한 상기 노이즈가 포함된 제 1 이미지(415)의 특징맵 및 새로운 싱글 채널 노이즈 샘플(410)을 기초로, 일련의 노이즈 삽입 과정(430)을 소정의 횟수 만큼 반복 할 수 있다. 이때, 상기 싱글 채널 노이즈는 가우시안(gaussian) 노이즈를 포함하는 것일 수 있다. 또한, 상기 스케일링 팩터는, 상기 제 1 이미지 및 제 3 이미지 중 적어도 하나를 기초로 학습될 수 있다. 또한, 상기 학습 방법은 상기 적어도 하나의 제 1 이미지 또는 상기 복수개의 제 3 이미지들 중 적어도 하나를 기초로, 노이즈를 추출하고 상기 추출된 노이즈와 유사한 노이즈를 생성하도록 스케일링 팩터를 조정하는 것일 수 있다.At this time, in order to add noise to the first image, a single channel noise sample 410 may be generated. In addition, a multi-channel noise sample 413 having a plurality of channels may be generated by performing an operation 411 on the single-channel noise sample with a plurality of scaling factors and concatenating the resulting values. The feature map of the first image 415 including noise may be generated by concatenating the multi-channel noise sample 413 with the feature map of the first image 421 . In addition, based on the feature map of the first image 415 including the noise and the new single-channel noise sample 410, a series of noise insertion processes 430 may be repeated a predetermined number of times. In this case, the single-channel noise may include Gaussian noise. Also, the scaling factor may be learned based on at least one of the first image and the third image. In addition, the learning method may extract noise based on the at least one first image or at least one of the plurality of third images and adjust a scaling factor to generate noise similar to the extracted noise. .
도 5는 본 개시의 일 실시예에 따른 상호협력(collaborative) 학습 방법을 통해 제 2 모델을 학습 시키는 방법에 관한 개략도이다.5 is a schematic diagram of a method for learning a second model through a collaborative learning method according to an embodiment of the present disclosure.
도 5를 참조하면, 본 개시의 일 실시예에 따른 프로세서(110)는 복수개의 제 2 이미지(510)들과 복수개의 제 2 서브 모델들을 포함하는 제 2 모델(520)을 기초로 복수개의 서로 컨텐츠가 상이한 제 3 이미지 집합을 생성 할 수 있다. 예를 들어, 상기 프로세서(11)는, 상기 복수개의 제 2 서브 모델들을 사용하여, 상기 복수개의 제 2 이미지(510) 각각에 대하여, 각각의 제 3 이미지 집합(530, 531)을 생성할 수 있다. 이때, 도 5 상으로는 2개의 집합을 예를 들고 있으나, 제 3 이미지 집합들은 제 2 이미지(510)의 개수와 비례하게 생성 될 수 있다. 상기 예시를 설명하기 위해, 서로 다른 컨텐츠를 'x' 와 'y' 로 구분 한다.Referring to FIG. 5 , the processor 110 according to an embodiment of the present disclosure generates a plurality of second images 510 and a second model 520 including a plurality of second sub-models. A third image set having different contents may be created. For example, the processor 11 may generate third image sets 530 and 531 for each of the plurality of second images 510 by using the plurality of second sub-models. there is. At this time, although two sets are exemplified in FIG. 5 , third image sets may be generated in proportion to the number of second images 510 . To explain the above example, different contents are classified as 'x' and 'y'.
도 5를 참조하면, 본 개시의 일 실시예에 따른 프로세서(110)는 각각의 제 3 이미지 집합에 포함되는 원소들 사이의 비교에 기초하여 제 2 손실값들을 생성할 수 있으며, 이렇게 생성된 제 2 손실값들에 기초하여 상기 제 2 모델(520)을 학습 시킬 수 있다. 예를 들어, 본 개시의 일 실시예에 따른 프로세서(110)는, 특정 제 2 이미지_x를 상기 제 2 모델(520)에 입력하여 출력된 제 3 이미지 집합_x(530), 및 다른 제 2 이미지_y를 상기 제 2 모델(520)에 입력하여 출력된 제 3 이미지 집합_y(531)를 포함할 수 있으며, 상기 제 3 이미지 집합_x(530)에 포함된 원소들 사이를 비교하는 동작, 및 상기 제 3 이미지 집합_y(531)에 포함된 원소들 사이를 비교하는 동작에 기초하여, 제 2 손실값들을 생성할 수 있다. 이때, 본 개시에서, 이러한 상기 제 2 모델(520)의 학습 방법을 '제 2 학습 방법'이라 칭한다.Referring to FIG. 5 , the processor 110 according to an embodiment of the present disclosure may generate second loss values based on a comparison between elements included in each third image set, and thus generated second loss values. The second model 520 may be trained based on 2 loss values. For example, the processor 110 according to an embodiment of the present disclosure inputs a specific second image_x to the second model 520 and outputs a third image set_x 530, and another image set_x 530. It may include a third image set_y (531) output by inputting 2 images_y to the second model 520, and comparing elements included in the third image set_x (530). Second loss values may be generated based on the operation of performing the image set and the operation of comparing elements included in the third image set_y 531 . In this case, in the present disclosure, the learning method of the second model 520 is referred to as a 'second learning method'.
즉, 본 개시의 일 실시예에 따른 프로세서(110)는, 복수개의 제 2 이미지(510)들과 복수개의 제 2 서브 모델들을 포함하는 제 2 모델(520)을 기초로 다수의 제 3 이미지 집합들을 생성 할 수 있으며, 상기 다수의 제 3 이미지 집합들 각각에 포함된 원소들을 서로 비교하여 상기 제 2 손실값들을 출력하고, 상기 제 2 손실값들을 기초로 제 2 모델(520)을 학습 할 수 있다.That is, the processor 110 according to an embodiment of the present disclosure sets a plurality of third images based on a second model 520 including a plurality of second images 510 and a plurality of second sub-models. may be generated, the elements included in each of the plurality of third image sets may be compared with each other to output the second loss values, and the second model 520 may be learned based on the second loss values. there is.
보다 구체적인 예시를 살펴보면, 본 개시의 일 실시예에 따른 프로세서(110)는, 상기 복수개의 제 2 서브 모델들을 사용하여, 상기 복수개의 제 2 이미지(510) 각각에 대하여, 제 3 이미지 집합을 생성할 수 있다. 예를 들어, 본 개시의 일 실시예에 따른 프로세서(110)는, ① 상기 복수개의 제 2 이미지(510)들 중 j 번째 이미지인 제 2 이미지_j(
Figure PCTKR2022019576-appb-img-000001
)를 기초로, i 번째 제 2 서브 모델인 제 2 서브 모델_i(
Figure PCTKR2022019576-appb-img-000002
)를 사용하여, 제 3 이미지_ji(
Figure PCTKR2022019576-appb-img-000003
(
Figure PCTKR2022019576-appb-img-000004
))를 생성하는 동작, ② 상기 제 2 이미지_j(
Figure PCTKR2022019576-appb-img-000005
)를 기초로, j 번째 제 2 서브 모델인 제 2 서브 모델_j(
Figure PCTKR2022019576-appb-img-000006
)를 사용하여, 제 3 이미지_jj(
Figure PCTKR2022019576-appb-img-000007
(
Figure PCTKR2022019576-appb-img-000008
))를 생성하는 동작, ③ 상기 제 2 이미지_j(
Figure PCTKR2022019576-appb-img-000009
)를 기초로, k 번째 제 2 서브 모델인 제 2 서브 모델_j(
Figure PCTKR2022019576-appb-img-000010
)를 사용하여, 제 3 이미지_jk(
Figure PCTKR2022019576-appb-img-000011
(
Figure PCTKR2022019576-appb-img-000012
))를 생성하는 동작 등을 수행할 수 있으며, 이러한 동작들에 기초하여, 상기 제 2 이미지_j(
Figure PCTKR2022019576-appb-img-000013
)에 대한 제 3 이미지 집합을 생성할 수 있다. 이 때, 상기 i, j, k는 서로 상이한 자연수를 포함할 수 있다.
Looking at a more specific example, the processor 110 according to an embodiment of the present disclosure generates a third image set for each of the plurality of second images 510 using the plurality of second sub-models. can do. For example, the processor 110 according to an embodiment of the present disclosure may: ① a second image_j(which is a j-th image among the plurality of second images 510 );
Figure PCTKR2022019576-appb-img-000001
), the i-th second sub-model, the second sub-model_i(
Figure PCTKR2022019576-appb-img-000002
), the third image_ji(
Figure PCTKR2022019576-appb-img-000003
(
Figure PCTKR2022019576-appb-img-000004
)), ② the second image_j (
Figure PCTKR2022019576-appb-img-000005
), the second sub-model_j(which is the j-th second sub-model)
Figure PCTKR2022019576-appb-img-000006
), the third image_jj(
Figure PCTKR2022019576-appb-img-000007
(
Figure PCTKR2022019576-appb-img-000008
)), ③ the second image_j (
Figure PCTKR2022019576-appb-img-000009
), the k-th second sub-model, the second sub-model_j (
Figure PCTKR2022019576-appb-img-000010
), the third image_jk(
Figure PCTKR2022019576-appb-img-000011
(
Figure PCTKR2022019576-appb-img-000012
)) may be performed, and based on these operations, the second image_j(
Figure PCTKR2022019576-appb-img-000013
) to generate a third image set. In this case, i, j, and k may include different natural numbers.
또한, 본 개시의 일 실시예에 따른 프로세서(110)는, 상기 제 2 이미지_j(
Figure PCTKR2022019576-appb-img-000014
)에 대한 제 3 이미지 집합에 포함된 원소들을 서로 비교하여 제 2 손실값들을 출력할 수 있으며, 이러한 제 2 손실값들을 기초로 제 2 모델(520)을 학습 할 수 있다. 한편, 이 경우, 동일한 순번의 제 2 이미지 및 제 2 서브 모델에 기초하여 생성되는 제 3 이미지가 제 2 손실값들을 산출하는 과정에서 기준 역할을 수행할 수 있다. 예를 들어, 위에서 살펴본 실시예에서는, 순번이 j로 동일한 상기 제 3 이미지_jj(
Figure PCTKR2022019576-appb-img-000015
(
Figure PCTKR2022019576-appb-img-000016
))가 기준 역할을 수행할 수 있으며, 이러한 상기 제 3 이미지_jj(
Figure PCTKR2022019576-appb-img-000017
(
Figure PCTKR2022019576-appb-img-000018
))와, 나머지 제 3 이미지들인 상기 제 3 이미지_ji(
Figure PCTKR2022019576-appb-img-000019
(
Figure PCTKR2022019576-appb-img-000020
)) 및 상기 제 3 이미지_jk(
Figure PCTKR2022019576-appb-img-000021
(
Figure PCTKR2022019576-appb-img-000022
)) 각각을 비교하여 상기 제 2 손실값들을 출력할 수 있다.
In addition, the processor 110 according to an embodiment of the present disclosure, the second image_j (
Figure PCTKR2022019576-appb-img-000014
Elements included in the third image set for ) may be compared with each other to output second loss values, and the second model 520 may be learned based on these second loss values. Meanwhile, in this case, the second image in the same order and the third image generated based on the second sub-model may play a reference role in calculating the second loss values. For example, in the embodiment described above, the third image_jj (
Figure PCTKR2022019576-appb-img-000015
(
Figure PCTKR2022019576-appb-img-000016
)) may serve as a reference, and the third image_jj (
Figure PCTKR2022019576-appb-img-000017
(
Figure PCTKR2022019576-appb-img-000018
)), and the third image_ji (which is the remaining third images)
Figure PCTKR2022019576-appb-img-000019
(
Figure PCTKR2022019576-appb-img-000020
)) and the third image_jk (
Figure PCTKR2022019576-appb-img-000021
(
Figure PCTKR2022019576-appb-img-000022
)) The second loss values may be output by comparing each.
한편, 통상의 기술자라면, 상기 제 2 학습 방법은, 적어도 하나의 HR 이미지를 입력 받아 복수개의 DG 모델들을 기초로 상기 적어도 하나의 HR 이미지에 대응되는 복수개의 LR 이미지들을 생성하고, 상기 복수개의 LR 이미지들을 기초로 복수개의 SR 모델을 사용하여 복수개의 SR 이미지들을 출력 하되, 입력된 HR 이미지에 대응되는 복수개의 SR 이미지들을 서로 비교하여 SR 모델을 학습시킬 수 있음을 이해 할 수 있다. 또한, 이러한 과정은 HR 이미지 또는 LR 이미지의 개수와 상관없이 HR 이미지 또는 LR 이미지마다 각각 이루어짐을 이해 할 수 있다.On the other hand, if you are skilled in the art, the second learning method receives at least one HR image, generates a plurality of LR images corresponding to the at least one HR image based on a plurality of DG models, and the plurality of LR It can be understood that a plurality of SR images may be output using a plurality of SR models based on the images, and the SR model may be trained by comparing the plurality of SR images corresponding to the input HR image. In addition, it can be understood that this process is performed for each HR image or LR image regardless of the number of HR images or LR images.
도 6은 본 개시의 일 실시예에 따른 프로세서(110)가 제 3 이미지들을 기초로 앙상블(ensemble)(640)을 수행하여 수도 라벨(pseudo label)(650)을 생성하고, 상기 수도 라벨(650)을 기초로 제 2 모델(620)을 학습시키는 방법에 관한 개략도이다.6 shows that the processor 110 according to an embodiment of the present disclosure generates a pseudo label 650 by performing an ensemble 640 based on third images, and the pseudo label 650 It is a schematic diagram of a method for learning the second model 620 based on ).
도 6을 참조하면, 본 개시의 앙상블(640)은 프로세서(110)가 복수개의 개체들을 소정의 연산으로 통합시킨다는 의미로 개시된다. 또한, 본 개시의 수도 라벨(650)은 복수개의 개체들을 앙상블(640)하여 생성된 라벨을 의미한다.Referring to FIG. 6 , an ensemble 640 of the present disclosure is disclosed in the sense that the processor 110 integrates a plurality of entities through a predetermined operation. Also, the capital label 650 of the present disclosure means a label generated by ensembling 640 of a plurality of entities.
도 6을 참조하여, 프로세서(110)가 복수개의 제 2 이미지(610)들을 기초로 제 2 모델(620)을 사용하여 제 3 이미지 집합들(630, 631)을 생성하는 예시를 다룬다. 이때, 도 6 상으로는 2개의 집합을 예를 들고 있으나, 제 3 이미지 집합들은 제 2 이미지(510)의 개수와 비례하게 생성 될 수 있다. 또한, 서로 다른 컨텐츠를 구분 하기 위해 설명을 위해 컨텐츠를 'x' 와 'y' 로 구분 한다. Referring to FIG. 6 , an example in which the processor 110 generates third image sets 630 and 631 using the second model 620 based on a plurality of second images 610 will be described. At this time, although two sets are exemplified in FIG. 6 , third image sets may be generated in proportion to the number of second images 510 . In addition, to distinguish different contents, the contents are divided into 'x' and 'y' for explanation.
도 6을 참조하면, 프로세서(110)는, 상기 복수개의 제 2 서브 모델들을 사용하여, 상기 복수개의 제 2 이미지(610)들의 각각에 대하여, 각각의 제 3 이미지 집합(630, 631)을 생성할 수 있다. 또한, 상기 프로세서(110)는, 각각의 제 3 이미지 집합들(630, 631)에 포함되는 원소들을 앙상블 하여 수도 라벨(650)을 출력할 수 있다. 예를 들어, 상기 프로세서(110)는, 특정 제 2 이미지_x를 상기 제 2 모델(620)에 입력하여 제 3 이미지 집합_x(630)을 출력하고, 다른 제 2 이미지_y를 상기 제 2 모델(620)에 입력하여 제 3 이미지 집합_y(631)를 출력할 수 있다. 또한, 상기 프로세서(110)는, 상기 제 3 이미지 집합_x(630) 및 상기 제 3 이미지 집합_y(631)의 각각을 따로 앙상블(640)하여 각각의 상기 집합과 대응되는 수도 라벨(650)을 생성할 수 있다. 또한 상기 프로세서(110)는 각각의 수도 라벨(650)과 각각의 수도 라벨을 생성하는데 사용된 제 3 이미지를 기초로 제 3 손실값(660)을 생성할 수 있다.Referring to FIG. 6 , the processor 110 generates third image sets 630 and 631 for each of the plurality of second images 610 using the plurality of second sub-models. can do. In addition, the processor 110 may ensemble elements included in each of the third image sets 630 and 631 to output the number label 650 . For example, the processor 110 inputs a specific second image_x to the second model 620, outputs a third image set_x 630, and outputs another second image_y to the second model 620. 2 may be input to the model 620 to output a third image set_y 631 . In addition, the processor 110 separates each of the third image set_x 630 and the third image set_y 631 into an ensemble 640 to generate a number label 650 corresponding to each set. can create Also, the processor 110 may generate a third loss value 660 based on each capital label 650 and a third image used to generate each capital label.
이때, 본 개시에선 상기 실시예와 같이 제 3 손실값(660)을 생성하는 방법을 '제 3 학습 방법'이라고 칭한다.At this time, in the present disclosure, the method of generating the third loss value 660 as in the above embodiment is referred to as a 'third learning method'.
한편, 상기 복수개의 제 2 이미지들은, 상기 제 1 모델에 기초하여 생성된 이미지일 수 있다. 또한, 상기 복수개의 제 2 이미지들은, 상기 제 1 모델에 기초하여 생성된 것이 아닌 별도의 데이터 셋에 포함된 이미지일 수 잇다.Meanwhile, the plurality of second images may be images generated based on the first model. Also, the plurality of second images may be images included in a separate data set and not generated based on the first model.
본 개시의 일 실시예로, 프로세서(110)는 이상에서 살핀 제 1 손실값, 제 2 손실값 및 제 3 손실값을 기초로 '제 4 손실값'을 생성할 수 있다. 이때, 상기 제 2 모델은 상기 제 4 손실값에 의해 학습된 것 일 수 있다.According to an embodiment of the present disclosure, the processor 110 may generate a 'fourth loss value' based on the first loss value, the second loss value, and the third loss value calculated above. In this case, the second model may be learned based on the fourth loss value.
Figure PCTKR2022019576-appb-img-000023
Figure PCTKR2022019576-appb-img-000023
수학식 1은 프로세서(110)가 수행할 수 있는 제 1 손실값, 제 2 손실값, 및 제 3 손실값을 기초로 제 4 손실값을 생성하는 방법을 나타내는 수식이다. 이때,
Figure PCTKR2022019576-appb-img-000024
를 i번째 제 2 서브 모델
Figure PCTKR2022019576-appb-img-000025
가 학습하는 제 4 손실값으로,
Figure PCTKR2022019576-appb-img-000026
을 제 1 손실값으로, 을 제 2 손실값으로,
Figure PCTKR2022019576-appb-img-000027
을 제 3 손실값으로,
Figure PCTKR2022019576-appb-img-000028
를 i번째 제 2 이미지 라벨(LR 라벨)로,
Figure PCTKR2022019576-appb-img-000029
를 제 1 이미지 라벨(HR 라벨)로,
Figure PCTKR2022019576-appb-img-000030
는 현재 에포크(Epoch),
Figure PCTKR2022019576-appb-img-000031
는 목표 에포크로,
Figure PCTKR2022019576-appb-img-000032
각각을 사용자가 설정가능한 가중치로 정의 할 수 있다. 이때, 첫번째 항은 가중치와 제 1 손실값의 곱을 나타내고, 두번째 항은 가중치와 제 2 손실값의 곱을 나타내며, 세번째 항은 가중치와 제 3 손실값의 곱을 나타낼 수 있다.
Equation 1 is an equation representing a method of generating a fourth loss value based on the first loss value, the second loss value, and the third loss value, which can be performed by the processor 110 . At this time,
Figure PCTKR2022019576-appb-img-000024
the ith second sub-model
Figure PCTKR2022019576-appb-img-000025
As the fourth loss value learned by
Figure PCTKR2022019576-appb-img-000026
As the first loss value, as the second loss value,
Figure PCTKR2022019576-appb-img-000027
as the third loss value,
Figure PCTKR2022019576-appb-img-000028
as the i-th second image label (LR label),
Figure PCTKR2022019576-appb-img-000029
as the first image label (HR label),
Figure PCTKR2022019576-appb-img-000030
is the current epoch,
Figure PCTKR2022019576-appb-img-000031
is the target epoch,
Figure PCTKR2022019576-appb-img-000032
Each can be defined as a weight settable by the user. In this case, the first term may represent the product of the weight and the first loss value, the second term may represent the product of the weight and the second loss value, and the third term may represent the product of the weight and the third loss value.
Figure PCTKR2022019576-appb-img-000033
Figure PCTKR2022019576-appb-img-000033
수학식 2는 프로세서(110)가 제 2 손실값을 생성하는 방법을 나타내는 수식이다. 수학식 2를 참조한 본 발명 일 실시예로,
Figure PCTKR2022019576-appb-img-000034
에 관하여
Figure PCTKR2022019576-appb-img-000035
를 기초로 손실값을 산출 하지 않고,
Figure PCTKR2022019576-appb-img-000036
를 기초로 손실값(제 2 손실값)이 산출 될 수 있다. 이때
Figure PCTKR2022019576-appb-img-000037
는 i번째 제 2 서브 모델에 j번째 제 2 이미지를 입력하여 산출된 라벨을 의미할 수 있다. 통상의 기술자라면, 상기 수학식 2를 활용해 각각의 제 2 서브 모델의 학습시킴에 있어, 단순히 제 1 이미지 및 제 2 이미지를 기초로 학습시키지 않고 각 제 2 서브 모델들이 산출한 예측값을 라벨로도 사용할 수 있다는 것을 이해 할 수 있다. 또한, 하나의 LR 이미지에 대응되는 HR 이미지가 복수개일 때, 통상적으로 널리 사용하는 MSE(mean squared error) 손실값을 사용하여 SR 모델을 학습시킬 경우, 학습되는 SR 모델은 가능한 모든 고해상도 이미지의 평균을 예측하도록 학습되는 경향이 있다. 수학식 2를 참조한 본 발명 일 실시예는 프로세서(110)가 평균을 학습하는 과정을 간소화 시켜 학습 성능이 향상 될 수 있다.
Equation 2 is an equation representing how the processor 110 generates the second loss value. In one embodiment of the present invention with reference to Equation 2,
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About
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Without calculating the loss value based on
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A loss value (second loss value) may be calculated based on . At this time
Figure PCTKR2022019576-appb-img-000037
may mean a label calculated by inputting the j-th second image to the i-th second sub-model. For those skilled in the art, in learning each of the second sub-models using Equation 2 above, the predicted value calculated by each of the second sub-models is used as a label instead of simply learning based on the first image and the second image. It can be understood that it can also be used. In addition, when there are a plurality of HR images corresponding to one LR image, when the SR model is trained using the commonly used mean squared error (MSE) loss value, the learned SR model is the average of all possible high-resolution images tends to be learned to predict . An embodiment of the present invention with reference to Equation 2 simplifies the process of learning the average by the processor 110, so learning performance can be improved.
도 7을 참조하여, 프로세서(110)가 수행하는 초해상도 이미징 방법이 개시된다. 구체적으로, 기존의 방식으로 생성된 LR 이미지를 기초로 SR 모델을 학습할 때, 자연스러운 LR 이미지를 확보하기 어려운 까닭으로 SR 모델 성능이 떨어지는 단점이 존재 한다. 상기 단점을 개선하기 위해, 다중 소스 이미지를 기초로 종래의 학습, 협력(collaborative) 학습, 앙상블(ensemble) 학습 및 노이즈 삽입(noise-injection)을 고려한 학습을 수행하고, 이러한 학습들에 기초하여 학습된 모델을 활용하여 초해상도 이미징 방법을 수행하는 일 실시예를 개시한다.Referring to FIG. 7 , a super-resolution imaging method performed by the processor 110 is disclosed. Specifically, when learning an SR model based on an LR image generated by a conventional method, there is a disadvantage in that the performance of the SR model is degraded because it is difficult to secure a natural LR image. In order to improve the above disadvantages, conventional learning, collaborative learning, ensemble learning, and noise-injection learning are performed based on multi-source images, and learning is performed based on these learnings. An embodiment of performing a super-resolution imaging method using the model is disclosed.
도 7을 참고하면, S101 단계에서, 본 개시의 일 실시예에 따른 프로세서(110)는 제 1 모델을 사용하여, 적어도 하나의 제 1 이미지를 기초로 상기 적어도 하나의 제 1 이미지와 대비하여 저해상도인 복수개의 제 2 이미지들을 생성할 수 있다. 이때, 상기 제 1 모델은 복수개의 제 1 서브 모델들을 포함하고, 상기 복수개의 제 1 서브 모델들은, 적어도 하나의 제 1 이미지를 기초로 상기 복수개의 제 2 이미지들을 출력할 수 있다. 그러나, 상기 복수개의 제 1 서브 모델들은 서로 상이한 것일 수 있다. 이때, 상기 복수개의 제 2 이미지들을 생성하는 단계는, 상기 적어도 하나의 제 1 이미지에 노이즈를 추가하는 단계 및 상기 노이즈가 추가된 적어도 하나의 제 1 이미지에 기초하여 상기 복수개의 제 2 이미지들을 생성하는 단계를 더 포함할 수 있다. 이때, 상기 적어도 하나의 제 1 이미지에 노이즈를 추가하는 단계는, 싱글 채널 노이즈 샘플을 생성하는 단계, 상기 싱글 채널 노이즈 샘플을 복수개의 스케일링 팩터들로 각각 연산하고, 결과값들을 연접하여 복수개의 채널들을 가지는 멀티 채널 노이즈 샘플을 생성하는 단계 및 상기 멀티 채널 노이즈 샘플을 상기 적어도 하나의 제 1 이미지의 특징맵과 연접하는 단계를 포함할 수 있다. 이때, 상기 싱글 채널 노이즈 샘플은, 가우시안 노이즈를 포함하는 것일 수 있다. 또한, 상기 스케일링 팩터는, 상기 적어도 하나의 제 1 이미지 및 상기 복수개의 제 3 이미지들 중 적어도 하나를 기초로 학습되는 것일 수 있다.Referring to FIG. 7 , in step S101, the processor 110 according to an embodiment of the present disclosure compares at least one first image with a low resolution based on at least one first image using a first model. A plurality of second images may be generated. In this case, the first model includes a plurality of first sub-models, and the plurality of first sub-models may output the plurality of second images based on at least one first image. However, the plurality of first sub-models may be different from each other. In this case, the generating of the plurality of second images may include adding noise to the at least one first image and generating the plurality of second images based on the at least one first image to which the noise is added. It may further include steps to do. In this case, the adding of noise to the at least one first image may include generating a single-channel noise sample, calculating the single-channel noise sample with a plurality of scaling factors, and concatenating the resulting values to obtain a plurality of channels. It may include generating a multi-channel noise sample having , and concatenating the multi-channel noise sample with a feature map of the at least one first image. In this case, the single-channel noise sample may include Gaussian noise. Also, the scaling factor may be learned based on at least one of the at least one first image and the plurality of third images.
도 7을 참고하면, S102 단계에서, 본 개시의 일 실시예에 따른 프로세서(110)는 제 2 모델을 사용하여, 상기 복수개 제 2 이미지를 기초로 상기 복수개의 제 2 이미지와 대비하여 고해상도인 복수개의 제 3 이미지들을 생성 할 수 있다. 이때, 상기 제 2 모델은, 복수개의 제 2 서브 모델들을 포함할 수 있다. 상기 복수개의 제 2 서브 모델 각각은, 상기 복수개의 제 2 이미지들을 기초로 상기 복수개의 제 3 이미지들에 포함되는 제 3 이미지 집합을 각각 출력하되, 상기 복수개의 제 2 서브 모델들은 서로 상이 할 수 있다.Referring to FIG. 7 , in step S102, the processor 110 according to an embodiment of the present disclosure compares the plurality of second images based on the plurality of second images using a second model, and compares the plurality of high-resolution second images. Third images of dogs may be generated. In this case, the second model may include a plurality of second sub-models. Each of the plurality of second sub-models outputs a third image set included in the plurality of third images based on the plurality of second images, and the plurality of second sub-models may be different from each other. there is.
도 8는 본 개시의 실시예들이 구현될 수 있는 예시적인 컴퓨팅 환경에 대한 간략하고 일반적인 개략도이다.8 is a simplified and general schematic diagram of an exemplary computing environment in which embodiments of the present disclosure may be implemented.
본 개시가 일반적으로 컴퓨팅 장치에 의해 구현될 수 있는 것으로 전술되었지만, 통상의 기술자라면 본 개시가 하나 이상의 컴퓨터 상에서 실행될 수 있는 컴퓨터 실행가능 명령어 및/또는 기타 프로그램 모듈들과 결합되어 및/또는 하드웨어와 소프트웨어의 조합으로써 구현될 수 있다는 것을 잘 알 것이다.Although the present disclosure has been described above as being generally embodied by a computing device, those skilled in the art will understand that the present disclosure may be combined with computer executable instructions and/or other program modules that may be executed on one or more computers and/or with hardware. It will be appreciated that it can be implemented as a combination of software.
일반적으로, 프로그램 모듈은 특정의 태스크를 수행하거나 특정의 추상 데이터 유형을 구현하는 루틴, 프로그램, 컴포넌트, 데이터 구조, 기타 등등을 포함한다. 또한, 통상의 기술자라면 본 개시의 방법이 단일-프로세서 또는 멀티프로세서 컴퓨터 시스템, 미니컴퓨터, 메인프레임 컴퓨터는 물론 퍼스널 컴퓨터, 핸드헬드(handheld) 컴퓨팅 장치, 마이크로프로세서-기반 또는 프로그램가능 가전 제품, 기타 등등(이들 각각은 하나 이상의 연관된 장치와 연결되어 동작할 수 있음)을 비롯한 다른 컴퓨터 시스템 구성으로 실시될 수 있다는 것을 잘 알 것이다.Generally, program modules include routines, programs, components, data structures, etc. that perform particular tasks or implement particular abstract data types. In addition, it will be appreciated by those skilled in the art that the methods of the present disclosure may be used in single-processor or multiprocessor computer systems, minicomputers, mainframe computers as well as personal computers, handheld computing devices, microprocessor-based or programmable consumer electronics, and the like. It will be appreciated that other computer system configurations may be implemented, including (each of which may be operative in connection with one or more associated devices).
본 개시의 설명된 실시예들은 또한 어떤 태스크들이 통신 네트워크를 통해 연결되어 있는 원격 처리 장치들에 의해 수행되는 분산 컴퓨팅 환경에서 실시될 수 있다. 분산 컴퓨팅 환경에서, 프로그램 모듈은 로컬 및 원격 메모리 저장 장치 둘 다에 위치할 수 있다.The described embodiments of the present disclosure may also be practiced in distributed computing environments where certain tasks are performed by remote processing devices that are linked through a communications network. In a distributed computing environment, program modules may be located in both local and remote memory storage devices.
컴퓨터는 통상적으로 다양한 컴퓨터 판독가능 매체를 포함한다. 컴퓨터에 의해 액세스 가능한 매체는 그 어떤 것이든지 컴퓨터 판독가능 매체가 될 수 있고, 이러한 컴퓨터 판독가능 매체는 휘발성 및 비휘발성 매체, 일시적(transitory) 및 비일시적(non-transitory) 매체, 이동식 및 비-이동식 매체를 포함한다. 제한이 아닌 예로서, 컴퓨터 판독가능 매체는 컴퓨터 판독가능 저장 매체 및 컴퓨터 판독가능 전송 매체를 포함할 수 있다. 컴퓨터 판독가능 저장 매체는 컴퓨터 판독가능 명령어, 데이터 구조, 프로그램 모듈 또는 기타 데이터와 같은 정보를 저장하는 임의의 방법 또는 기술로 구현되는 휘발성 및 비휘발성 매체, 일시적 및 비-일시적 매체, 이동식 및 비이동식 매체를 포함한다. 컴퓨터 판독가능 저장 매체는 RAM, ROM, EEPROM, 플래시 메모리 또는 기타 메모리 기술, CD-ROM, DVD(digital video disk) 또는 기타 광 디스크 저장 장치, 자기 카세트, 자기 테이프, 자기 디스크 저장 장치 또는 기타 자기 저장 장치, 또는 컴퓨터에 의해 액세스될 수 있고 원하는 정보를 저장하는 데 사용될 수 있는 임의의 기타 매체를 포함하지만, 이에 한정되지 않는다.Computers typically include a variety of computer readable media. Computer readable media can be any medium that can be accessed by a computer, including volatile and nonvolatile media, transitory and non-transitory media, removable and non-transitory media. Includes removable media. By way of example, and not limitation, computer readable media may include computer readable storage media and computer readable transmission media. Computer readable storage media are volatile and nonvolatile media, transitory and non-transitory, removable and non-removable media implemented in any method or technology for storage of information such as computer readable instructions, data structures, program modules or other data. includes media Computer readable storage media may include RAM, ROM, EEPROM, flash memory or other memory technology, CD-ROM, digital video disk (DVD) or other optical disk storage device, magnetic cassette, magnetic tape, magnetic disk storage device or other magnetic storage device. device, or any other medium that can be accessed by a computer and used to store desired information.
컴퓨터 판독가능 전송 매체는 통상적으로 반송파(carrier wave) 또는 기타 전송 메커니즘(transport mechanism)과 같은 피변조 데이터 신호(modulated data signal)에 컴퓨터 판독가능 명령어, 데이터 구조, 프로그램 모듈 또는 기타 데이터 등을 구현하고 모든 정보 전달 매체를 포함한다. 피변조 데이터 신호라는 용어는 신호 내에 정보를 인코딩하도록 그 신호의 특성들 중 하나 이상을 설정 또는 변경시킨 신호를 의미한다. 제한이 아닌 예로서, 컴퓨터 판독가능 전송 매체는 유선 네트워크 또는 직접 배선 접속(direct-wired connection)과 같은 유선 매체, 그리고 음향, RF, 적외선, 기타 무선 매체와 같은 무선 매체를 포함한다. 상술된 매체들 중 임의의 것의 조합도 역시 컴퓨터 판독가능 전송 매체의 범위 안에 포함되는 것으로 한다.A computer readable transmission medium typically embodies computer readable instructions, data structures, program modules or other data in a modulated data signal such as a carrier wave or other transport mechanism. Including all information delivery media. The term modulated data signal means a signal that has one or more of its characteristics set or changed so as to encode information within the signal. By way of example, and not limitation, computer readable transmission media includes wired media such as a wired network or direct-wired connection, and wireless media such as acoustic, RF, infrared, and other wireless media. Combinations of any of the above are also intended to be included within the scope of computer readable transmission media.
컴퓨터(1102)를 포함하는 본 개시의 여러가지 측면들을 구현하는 예시적인 환경(1100)이 나타내어져 있으며, 컴퓨터(1102)는 처리 장치(1104), 시스템 메모리(1106) 및 시스템 버스(1108)를 포함한다. 시스템 버스(1108)는 시스템 메모리(1106)(이에 한정되지 않음)를 비롯한 시스템 컴포넌트들을 처리 장치(1104)에 연결시킨다. 처리 장치(1104)는 다양한 상용 프로세서들 중 임의의 프로세서일 수 있다. 듀얼 프로세서 및 기타 멀티프로세서 아키텍처도 역시 처리 장치(1104)로서 이용될 수 있다.An exemplary environment 1100 implementing various aspects of the present disclosure is shown including a computer 1102, which includes a processing unit 1104, a system memory 1106, and a system bus 1108. do. System bus 1108 couples system components, including but not limited to system memory 1106 , to processing unit 1104 . Processing unit 1104 may be any of a variety of commercially available processors. Dual processor and other multiprocessor architectures may also be used as the processing unit 1104.
시스템 버스(1108)는 메모리 버스, 주변장치 버스, 및 다양한 상용 버스 아키텍처 중 임의의 것을 사용하는 로컬 버스에 추가적으로 상호 연결될 수 있는 몇 가지 유형의 버스 구조 중 임의의 것일 수 있다. 시스템 메모리(1106)는 판독 전용 메모리(ROM)(1110) 및 랜덤 액세스 메모리(RAM)(1112)를 포함한다. 기본 입/출력 시스템(BIOS)은 ROM, EPROM, EEPROM 등의 비휘발성 메모리(1110)에 저장되며, 이 BIOS는 시동 중과 같은 때에 컴퓨터(1102) 내의 구성요소들 간에 정보를 전송하는 일을 돕는 기본적인 루틴을 포함한다. RAM(1112)은 또한 데이터를 캐싱하기 위한 정적 RAM 등의 고속 RAM을 포함할 수 있다. System bus 1108 may be any of several types of bus structures that may additionally be interconnected to a memory bus, a peripheral bus, and a local bus using any of a variety of commercial bus architectures. System memory 1106 includes read only memory (ROM) 1110 and random access memory (RAM) 1112 . A basic input/output system (BIOS) is stored in non-volatile memory 1110, such as ROM, EPROM, or EEPROM, and is a basic set of information that helps transfer information between components within computer 1102, such as during startup. contains routines. RAM 1112 may also include high-speed RAM, such as static RAM, for caching data.
컴퓨터(1102)는 또한 내장형 하드 디스크 드라이브(HDD)(1114)(예를 들어, EIDE, SATA)-이 내장형 하드 디스크 드라이브(1114)는 또한 적당한 섀시(도시 생략) 내에서 외장형 용도로 구성될 수 있음-, 자기 플로피 디스크 드라이브(FDD)(1116)(예를 들어, 이동식 디스켓(1118)으로부터 판독을 하거나 그에 기록을 하기 위한 것임), 및 광 디스크 드라이브(1120)(예를 들어, CD-ROM 디스크(1122)를 판독하거나 DVD 등의 기타 고용량 광 매체로부터 판독을 하거나 그에 기록을 하기 위한 것임)를 포함한다. 하드 디스크 드라이브(1114), 자기 디스크 드라이브(1116) 및 광 디스크 드라이브(1120)는 각각 하드 디스크 드라이브 인터페이스(1124), 자기 디스크 드라이브 인터페이스(1126) 및 광 드라이브 인터페이스(1128)에 의해 시스템 버스(1108)에 연결될 수 있다. 외장형 드라이브 구현을 위한 인터페이스(1124)는 USB(Universal Serial Bus) 및 IEEE 1394 인터페이스 기술 중 적어도 하나 또는 그 둘 다를 포함한다.The computer 1102 may also include an internal hard disk drive (HDD) 1114 (eg, EIDE, SATA) - the internal hard disk drive 1114 may also be configured for external use within a suitable chassis (not shown). Yes—a magnetic floppy disk drive (FDD) 1116 (e.g., for reading from or writing to a removable diskette 1118), and an optical disk drive 1120 (e.g., a CD-ROM) for reading disc 1122 or reading from or writing to other high capacity optical media such as DVDs). The hard disk drive 1114, magnetic disk drive 1116, and optical disk drive 1120 are connected to the system bus 1108 by a hard disk drive interface 1124, magnetic disk drive interface 1126, and optical drive interface 1128, respectively. ) can be connected to The interface 1124 for external drive implementation includes at least one or both of USB (Universal Serial Bus) and IEEE 1394 interface technologies.
이들 드라이브 및 그와 연관된 컴퓨터 판독가능 매체는 데이터, 데이터 구조, 컴퓨터 실행가능 명령어, 기타 등등의 비휘발성 저장을 제공한다. 컴퓨터(1102)의 경우, 드라이브 및 매체는 임의의 데이터를 적당한 디지털 형식으로 저장하는 것에 대응한다. 상기에서의 컴퓨터 판독가능 매체에 대한 설명이 HDD, 이동식 자기 디스크, 및 CD 또는 DVD 등의 이동식 광 매체를 언급하고 있지만, 통상의 기술자라면 집 드라이브(zip drive), 자기 카세트, 플래쉬 메모리 카드, 카트리지, 기타 등등의 컴퓨터에 의해 판독가능한 다른 유형의 매체도 역시 예시적인 운영 환경에서 사용될 수 있으며 또 임의의 이러한 매체가 본 개시의 방법들을 수행하기 위한 컴퓨터 실행가능 명령어를 포함할 수 있다는 것을 잘 알 것이다.These drives and their associated computer readable media provide non-volatile storage of data, data structures, computer executable instructions, and the like. In the case of computer 1102, drives and media correspond to storing any data in a suitable digital format. Although the description of computer readable media above refers to HDDs, removable magnetic disks, and removable optical media such as CDs or DVDs, those skilled in the art can use zip drives, magnetic cassettes, flash memory cards, and cartridges. It will be appreciated that other tangible computer readable media such as , , and the like may also be used in the exemplary operating environment and that any such media may include computer executable instructions for performing the methods of the present disclosure. .
운영 체제(1130), 하나 이상의 애플리케이션 프로그램(1132), 기타 프로그램 모듈(1134) 및 프로그램 데이터(1136)를 비롯한 다수의 프로그램 모듈이 드라이브 및 RAM(1112)에 저장될 수 있다. 운영 체제, 애플리케이션, 모듈 및/또는 데이터의 전부 또는 그 일부분이 또한 RAM(1112)에 캐싱될 수 있다. 본 개시가 여러가지 상업적으로 이용가능한 운영 체제 또는 운영 체제들의 조합에서 구현될 수 있다는 것을 잘 알 것이다.A number of program modules may be stored on the drive and RAM 1112, including an operating system 1130, one or more application programs 1132, other program modules 1134, and program data 1136. All or portions of the operating system, applications, modules and/or data may also be cached in RAM 1112. It will be appreciated that the present disclosure may be implemented in a variety of commercially available operating systems or combinations of operating systems.
사용자는 하나 이상의 유선/무선 입력 장치, 예를 들어, 키보드(1138) 및 마우스(1140) 등의 포인팅 장치를 통해 컴퓨터(1102)에 명령 및 정보를 입력할 수 있다. 기타 입력 장치(도시 생략)로는 마이크, IR 리모콘, 조이스틱, 게임 패드, 스타일러스 펜, 터치 스크린, 기타 등등이 있을 수 있다. 이들 및 기타 입력 장치가 종종 시스템 버스(1108)에 연결되어 있는 입력 장치 인터페이스(1142)를 통해 처리 장치(1104)에 연결되지만, 병렬 포트, IEEE 1394 직렬 포트, 게임 포트, USB 포트, IR 인터페이스, 기타 등등의 기타 인터페이스에 의해 연결될 수 있다.A user may enter commands and information into the computer 1102 through one or more wired/wireless input devices, such as a keyboard 1138 and a pointing device such as a mouse 1140. Other input devices (not shown) may include a microphone, IR remote control, joystick, game pad, stylus pen, touch screen, and the like. Although these and other input devices are often connected to the processing unit 1104 through an input device interface 1142 that is connected to the system bus 1108, a parallel port, IEEE 1394 serial port, game port, USB port, IR interface, may be connected by other interfaces such as the like.
모니터(1144) 또는 다른 유형의 디스플레이 장치도 역시 비디오 어댑터(1146) 등의 인터페이스를 통해 시스템 버스(1108)에 연결된다. 모니터(1144)에 부가하여, 컴퓨터는 일반적으로 스피커, 프린터, 기타 등등의 기타 주변 출력 장치(도시 생략)를 포함한다.A monitor 1144 or other type of display device is also connected to the system bus 1108 through an interface such as a video adapter 1146. In addition to the monitor 1144, computers typically include other peripheral output devices (not shown) such as speakers, printers, and the like.
컴퓨터(1102)는 유선 및/또는 무선 통신을 통한 원격 컴퓨터(들)(1148) 등의 하나 이상의 원격 컴퓨터로의 논리적 연결을 사용하여 네트워크화된 환경에서 동작할 수 있다. 원격 컴퓨터(들)(1148)는 워크스테이션, 컴퓨팅 디바이스 컴퓨터, 라우터, 퍼스널 컴퓨터, 휴대용 컴퓨터, 마이크로프로세서-기반 오락 기기, 피어 장치 또는 기타 통상의 네트워크 노드일 수 있으며, 일반적으로 컴퓨터(1102)에 대해 기술된 구성요소들 중 다수 또는 그 전부를 포함하지만, 간략함을 위해, 메모리 저장 장치(1150)만이 도시되어 있다. 도시되어 있는 논리적 연결은 근거리 통신망(LAN)(1152) 및/또는 더 큰 네트워크, 예를 들어, 원거리 통신망(WAN)(1154)에의 유선/무선 연결을 포함한다. 이러한 LAN 및 WAN 네트워킹 환경은 사무실 및 회사에서 일반적인 것이며, 인트라넷 등의 전사적 컴퓨터 네트워크(enterprise-wide computer network)를 용이하게 해주며, 이들 모두는 전세계 컴퓨터 네트워크, 예를 들어, 인터넷에 연결될 수 있다. Computer 1102 may operate in a networked environment using logical connections to one or more remote computers, such as remote computer(s) 1148 via wired and/or wireless communications. Remote computer(s) 1148 may be a workstation, computing device computer, router, personal computer, handheld computer, microprocessor-based entertainment device, peer device, or other common network node, and generally includes It includes many or all of the components described for, but for simplicity, only memory storage device 1150 is shown. The logical connections shown include wired/wireless connections to a local area network (LAN) 1152 and/or a larger network, such as a wide area network (WAN) 1154 . Such LAN and WAN networking environments are common in offices and corporations and facilitate enterprise-wide computer networks, such as intranets, all of which can be connected to worldwide computer networks, such as the Internet.
LAN 네트워킹 환경에서 사용될 때, 컴퓨터(1102)는 유선 및/또는 무선 통신 네트워크 인터페이스 또는 어댑터(1156)를 통해 로컬 네트워크(1152)에 연결된다. 어댑터(1156)는 LAN(1152)에의 유선 또는 무선 통신을 용이하게 해줄 수 있으며, 이 LAN(1152)은 또한 무선 어댑터(1156)와 통신하기 위해 그에 설치되어 있는 무선 액세스 포인트를 포함하고 있다. WAN 네트워킹 환경에서 사용될 때, 컴퓨터(1102)는 모뎀(1158)을 포함할 수 있거나, WAN(1154) 상의 통신 컴퓨팅 디바이스에 연결되거나, 또는 인터넷을 통하는 등, WAN(1154)을 통해 통신을 설정하는 기타 수단을 갖는다. 내장형 또는 외장형 및 유선 또는 무선 장치일 수 있는 모뎀(1158)은 직렬 포트 인터페이스(1142)를 통해 시스템 버스(1108)에 연결된다. 네트워크화된 환경에서, 컴퓨터(1102)에 대해 설명된 프로그램 모듈들 또는 그의 일부분이 원격 메모리/저장 장치(1150)에 저장될 수 있다. 도시된 네트워크 연결이 예시적인 것이며 컴퓨터들 사이에 통신 링크를 설정하는 기타 수단이 사용될 수 있다는 것을 잘 알 것이다.When used in a LAN networking environment, computer 1102 connects to local network 1152 through wired and/or wireless communication network interfaces or adapters 1156. Adapter 1156 may facilitate wired or wireless communications to LAN 1152, which also includes a wireless access point installed therein to communicate with wireless adapter 1156. When used in a WAN networking environment, computer 1102 may include a modem 1158, be connected to a communicating computing device on WAN 1154, or establish communications over WAN 1154, such as over the Internet. have other means. A modem 1158, which may be internal or external and a wired or wireless device, is connected to the system bus 1108 through a serial port interface 1142. In a networked environment, program modules described for computer 1102, or portions thereof, may be stored on remote memory/storage device 1150. It will be appreciated that the network connections shown are exemplary and other means of establishing a communication link between computers may be used.
컴퓨터(1102)는 무선 통신으로 배치되어 동작하는 임의의 무선 장치 또는 개체, 예를 들어, 프린터, 스캐너, 데스크톱 및/또는 휴대용 컴퓨터, PDA(portable data assistant), 통신 위성, 무선 검출가능 태그와 연관된 임의의 장비 또는 장소, 및 전화와 통신을 하는 동작을 한다. 이것은 적어도 Wi-Fi 및 블루투스 무선 기술을 포함한다. 따라서, 통신은 종래의 네트워크에서와 같이 미리 정의된 구조이거나 단순하게 적어도 2개의 장치 사이의 애드혹 통신(ad hoc communication)일 수 있다. Computer 1102 is any wireless device or entity that is deployed and operating in wireless communication, eg, printers, scanners, desktop and/or portable computers, portable data assistants (PDAs), communication satellites, wireless detectable tags associated with It operates to communicate with arbitrary equipment or places and telephones. This includes at least Wi-Fi and Bluetooth wireless technologies. Thus, the communication may be a predefined structure as in conventional networks or simply an ad hoc communication between at least two devices.
Wi-Fi(Wireless Fidelity)는 유선 없이도 인터넷 등으로의 연결을 가능하게 해준다. Wi-Fi는 이러한 장치, 예를 들어, 컴퓨터가 실내에서 및 실외에서, 즉 기지국의 통화권 내의 아무 곳에서나 데이터를 전송 및 수신할 수 있게 해주는 셀 전화와 같은 무선 기술이다. Wi-Fi 네트워크는 안전하고 신뢰성 있으며 고속인 무선 연결을 제공하기 위해 IEEE 802.11(a, b, g, 기타)이라고 하는 무선 기술을 사용한다. 컴퓨터를 서로에, 인터넷에 및 유선 네트워크(IEEE 802.3 또는 이더넷을 사용함)에 연결시키기 위해 Wi-Fi가 사용될 수 있다. Wi-Fi 네트워크는 비인가 2.4 및 5GHz 무선 대역에서, 예를 들어, 11Mbps(802.11a) 또는 54 Mbps(802.11b) 데이터 레이트로 동작하거나, 양 대역(듀얼 대역)을 포함하는 제품에서 동작할 수 있다.Wi-Fi (Wireless Fidelity) makes it possible to connect to the Internet without wires. Wi-Fi is a wireless technology, such as a cell phone, that allows such devices, eg, computers, to transmit and receive data both indoors and outdoors, i.e. anywhere within coverage of a base station. Wi-Fi networks use a radio technology called IEEE 802.11 (a, b, g, etc.) to provide secure, reliable, and high-speed wireless connections. Wi-Fi can be used to connect computers to each other, to the Internet, and to wired networks (using IEEE 802.3 or Ethernet). Wi-Fi networks can operate in the unlicensed 2.4 and 5 GHz radio bands, for example, at 11 Mbps (802.11a) or 54 Mbps (802.11b) data rates, or in products that include both bands (dual band) .
본 개시의 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 정보 및 신호들이 임의의 다양한 상이한 기술들 및 기법들을 이용하여 표현될 수 있다는 것을 이해할 것이다. 예를 들어, 위의 설명에서 참조될 수 있는 데이터, 지시들, 명령들, 정보, 신호들, 비트들, 심볼들 및 칩들은 전압들, 전류들, 전자기파들, 자기장들 또는 입자들, 광학장들 또는 입자들, 또는 이들의 임의의 결합에 의해 표현될 수 있다.Those skilled in the art will understand that information and signals may be represented using any of a variety of different technologies and techniques. For example, data, instructions, instructions, information, signals, bits, symbols and chips that may be referenced in the above description are voltages, currents, electromagnetic waves, magnetic fields or particles, optical fields s or particles, or any combination thereof.
본 개시의 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 여기에 개시된 실시예들과 관련하여 설명된 다양한 예시적인 논리 블록들, 모듈들, 프로세서들, 수단들, 회로들 및 알고리즘 단계들이 전자 하드웨어, (편의를 위해, 여기에서 소프트웨어로 지칭되는) 다양한 형태들의 프로그램 또는 설계 코드 또는 이들 모두의 결합에 의해 구현될 수 있다는 것을 이해할 것이다. 하드웨어 및 소프트웨어의 이러한 상호 호환성을 명확하게 설명하기 위해, 다양한 예시적인 컴포넌트들, 블록들, 모듈들, 회로들 및 단계들이 이들의 기능과 관련하여 위에서 일반적으로 설명되었다. 이러한 기능이 하드웨어 또는 소프트웨어로서 구현되는지 여부는 특정한 애플리케이션 및 전체 시스템에 대하여 부과되는 설계 제약들에 따라 좌우된다. 본 개시의 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 각각의 특정한 애플리케이션에 대하여 다양한 방식들로 설명된 기능을 구현할 수 있으나, 이러한 구현 결정들은 본 개시의 범위를 벗어나는 것으로 해석되어서는 안 될 것이다.Those skilled in the art will understand that the various illustrative logical blocks, modules, processors, means, circuits, and algorithm steps described in connection with the embodiments disclosed herein are electronic hardware, (for convenience) , may be implemented by various forms of program or design code (referred to herein as software) or a combination of both. To clearly illustrate this interchangeability of hardware and software, various illustrative components, blocks, modules, circuits, and steps have been described above generally in terms of their functionality. Whether such functionality is implemented as hardware or software depends on the particular application and the design constraints imposed on the overall system. Skilled artisans may implement the described functionality in varying ways for each particular application, but such implementation decisions should not be interpreted as causing a departure from the scope of the present disclosure.
여기서 제시된 다양한 실시예들은 방법, 장치, 또는 표준 프로그래밍 및/또는 엔지니어링 기술을 사용한 제조 물품(article)으로 구현될 수 있다. 용어 제조 물품은 임의의 컴퓨터-판독가능 저장장치로부터 액세스 가능한 컴퓨터 프로그램, 캐리어, 또는 매체(media)를 포함한다. 예를 들어, 컴퓨터-판독가능 저장매체는 자기 저장 장치(예를 들면, 하드 디스크, 플로피 디스크, 자기 스트립, 등), 광학 디스크(예를 들면, CD, DVD, 등), 스마트 카드, 및 플래쉬 메모리 장치(예를 들면, EEPROM, 카드, 스틱, 키 드라이브, 등)를 포함하지만, 이들로 제한되는 것은 아니다. 또한, 여기서 제시되는 다양한 저장 매체는 정보를 저장하기 위한 하나 이상의 장치 및/또는 다른 기계-판독가능한 매체를 포함한다.Various embodiments presented herein may be implemented as a method, apparatus, or article of manufacture using standard programming and/or engineering techniques. The term article of manufacture includes a computer program, carrier, or media accessible from any computer-readable storage device. For example, computer-readable storage media include magnetic storage devices (eg, hard disks, floppy disks, magnetic strips, etc.), optical disks (eg, CDs, DVDs, etc.), smart cards, and flash memory devices (eg, EEPROM, cards, sticks, key drives, etc.), but are not limited thereto. Additionally, various storage media presented herein include one or more devices and/or other machine-readable media for storing information.
제시된 프로세스들에 있는 단계들의 특정한 순서 또는 계층 구조는 예시적인 접근들의 일례임을 이해하도록 한다. 설계 우선순위들에 기반하여, 본 개시의 범위 내에서 프로세스들에 있는 단계들의 특정한 순서 또는 계층 구조가 재배열될 수 있다는 것을 이해하도록 한다. 첨부된 방법 청구항들은 샘플 순서로 다양한 단계들의 엘리먼트들을 제공하지만 제시된 특정한 순서 또는 계층 구조에 한정되는 것을 의미하지는 않는다.It is to be understood that the specific order or hierarchy of steps in the processes presented is an example of exemplary approaches. Based upon design priorities, it is to be understood that the specific order or hierarchy of steps in the processes may be rearranged within the scope of this disclosure. The accompanying method claims present elements of the various steps in a sample order, but are not meant to be limited to the specific order or hierarchy presented.
제시된 실시예들에 대한 설명은 임의의 본 개시의 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 개시를 이용하거나 또는 실시할 수 있도록 제공된다. 이러한 실시예들에 대한 다양한 변형들은 본 개시의 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명백할 것이며, 여기에 정의된 일반적인 원리들은 본 개시의 범위를 벗어남이 없이 다른 실시예들에 적용될 수 있다. 그리하여, 본 개시는 여기에 제시된 실시예들로 한정되는 것이 아니라, 여기에 제시된 원리들 및 신규한 특징들과 일관되는 최광의의 범위에서 해석되어야 할 것이다.The description of the presented embodiments is provided to enable any person skilled in the art to make or use the present disclosure. Various modifications to these embodiments will be apparent to those skilled in the art of this disclosure, and the general principles defined herein may be applied to other embodiments without departing from the scope of this disclosure. Thus, the present disclosure is not to be limited to the embodiments presented herein, but is to be interpreted in the widest scope consistent with the principles and novel features presented herein.

Claims (13)

  1. 적어도 하나의 프로세서를 포함하는 컴퓨팅 장치에 의해 수행되는 이미징 방법으로서,An imaging method performed by a computing device comprising at least one processor, comprising:
    이미징 모델을 사용하여 입력 이미지와 대비하여 고해상도 이미지를 생성하는 단계를 포함하고,Contrasting the input image using the imaging model to generate a high-resolution image;
    상기 이미징 모델은:The imaging model is:
    제 1 모델을 사용하여, 적어도 하나의 제 1 이미지를 기초로 상기 적어도 하나의 제 1 이미지와 대비하여 저해상도인 복수개의 제 2 이미지들을 생성하는 단계; 및generating a plurality of low-resolution second images by comparing the at least one first image based on the at least one first image using a first model; and
    제 2 모델을 사용하여, 상기 복수개의 제 2 이미지들을 기초로 상기 복수개의 제 2 이미지들과 대비하여 고해상도인 복수개의 제 3 이미지들을 생성하는 단계 - 상기 제 2 모델은 상기 복수개의 제 3 이미지들을 활용하는 비교에 기초하여 학습됨 -;generating a plurality of high-resolution third images by comparing the plurality of second images with the plurality of second images based on the plurality of second images using a second model; Learned based on the comparisons it makes use of;
    를 포함하는 학습 방법에 기초하여 학습된 것인,Which is learned based on a learning method comprising
    방법.method.
  2. 제 1 항에 있어서,According to claim 1,
    상기 제 1 모델은,The first model,
    복수개의 제 1 서브 모델들을 포함하고, 상기 복수개의 제 1 서브 모델들은, 상기 적어도 하나의 제 1 이미지를 기초로 상기 복수개의 제 2 이미지들을 출력하되,a plurality of first sub-models, wherein the plurality of first sub-models output the plurality of second images based on the at least one first image;
    상기 복수개의 제 1 서브 모델들은 서로 상이한,The plurality of first sub-models are different from each other,
    방법.method.
  3. 제 2 항에 있어서,According to claim 2,
    상기 복수개의 제 2 이미지들을 생성하는 단계는, Generating the plurality of second images,
    상기 적어도 하나의 제 1 이미지에 노이즈를 추가하는 단계; 및adding noise to the at least one first image; and
    상기 노이즈가 추가된 적어도 하나의 제 1 이미지에 기초하여 상기 복수개의 제 2 이미지들을 생성하는 단계를 더 포함하는,Further comprising generating the plurality of second images based on the at least one first image to which the noise is added.
    방법.method.
  4. 제 3 항에 있어서,According to claim 3,
    상기 적어도 하나의 제 1 이미지에 노이즈를 추가하는 단계는,Adding noise to the at least one first image,
    싱글 채널 노이즈 샘플을 생성하는 단계;generating single channel noise samples;
    상기 싱글 채널 노이즈 샘플을 복수개의 스케일링 팩터(scaling factor)로 각각 연산하고, 결과값들을 연접하여 복수개의 채널들을 가지는 멀티 채널 노이즈 샘플을 생성하는 단계; 및generating a multi-channel noise sample having a plurality of channels by calculating the single-channel noise sample with a plurality of scaling factors and concatenating the resulting values; and
    상기 멀티 채널 노이즈 샘플을 상기 적어도 하나의 제 1 이미지의 특징맵과 연접하는 단계;concatenating the multi-channel noise samples with feature maps of the at least one first image;
    를 포함하는,including,
    방법.method.
  5. 제 4 항에 있어서,According to claim 4,
    상기 싱글 채널 노이즈 샘플은,The single-channel noise sample,
    가우시안 노이즈;Gaussian noise;
    를 포함하는 것인which includes
    방법.method.
  6. 제 4 항에 있어서,According to claim 4,
    상기 스케일링 팩터는,The scaling factor is,
    상기 적어도 하나의 제 1 이미지를 기초로 학습되는,Learning based on the at least one first image,
    방법.method.
  7. 제 1 항에 있어서,According to claim 1,
    상기 제 2 모델은, 제 1 학습 방법, 제 2 학습 방법, 또는 제 3 학습 방법 중 적어도 하나에 기초하여 학습되고,The second model is learned based on at least one of the first learning method, the second learning method, and the third learning method,
    상기 제 2 모델은, 복수개의 제 2 서브 모델들을 포함하고,The second model includes a plurality of second sub-models,
    상기 복수개의 제 2 서브 모델들은 서로 상이한,The plurality of second sub-models are different from each other,
    방법.method.
  8. 제 7 항에 있어서,According to claim 7,
    상기 제 1 학습 방법은,The first learning method,
    상기 복수개의 제 3 이미지들 중 적어도 하나와 상기 적어도 하나의 제 1 이미지를 비교하는 것에 기초하여 제 1 손실값을 생성하는 단계; 및generating a first loss value based on comparing at least one of the plurality of third images with the at least one first image; and
    상기 제 1 손실값을 기초로 상기 제 2 모델을 학습하는 단계;learning the second model based on the first loss value;
    를 포함하는,including,
    방법.method.
  9. 제 7 항에 있어서,According to claim 7,
    상기 제 2 학습 방법은,The second learning method,
    상기 복수개의 제 2 서브 모델들을 사용하여, 상기 복수개의 제 2 이미지 각각에 대하여, 제 3 이미지 집합을 생성하는 단계;generating a third image set for each of the plurality of second images by using the plurality of second sub-models;
    상기 제 3 이미지 집합에 포함된 원소들을 서로 비교하여 제 2 손실값을 출력하는 단계; 및outputting a second loss value by comparing elements included in the third image set with each other; and
    상기 제 2 손실값을 기초로 상기 제 2 모델을 학습하는 단계;learning the second model based on the second loss value;
    를 포함하는,including,
    방법.method.
  10. 제 9 항에 있어서,According to claim 9,
    상기 제 3 이미지 집합을 생성하는 단계는,Generating the third image set,
    상기 복수개의 제 2 이미지들 중 j 번째 이미지인 제 2 이미지_j를 기초로, i 번째 제 2 서브 모델인 제 2 서브 모델_i를 사용하여, 제 3 이미지_ji를 생성하는 단계; 및generating a third image_ji by using a second sub-model_i, an i-th second sub-model, based on a second image_j that is a j-th image among the plurality of second images; and
    상기 제 2 이미지_j를 기초로, j 번째 제 2 서브 모델인 제 2 서브 모델_j를 사용하여, 제 3 이미지_jj를 생성하는 단계;generating a third image_jj based on the second image_j, using a second sub-model_j that is a j-th second sub-model;
    를 포함하고,including,
    상기 제 2 손실값을 출력하는 단계는,In the step of outputting the second loss value,
    상기 제 3 이미지_jj를 기준으로 상기 제 3 이미지_ji를 비교 하여 상기 제 2 손실값을 출력하는 단계;outputting the second loss value by comparing the third image_ji with the third image_jj as a reference;
    를 포함하되,Including,
    상기 'i' 와 'j'는 상이한 값인,The 'i' and 'j' are different values,
    방법.method.
  11. 제 7 항에 있어서,According to claim 7,
    상기 제 3 학습 방법은,The third learning method,
    상기 복수개의 제 2 서브 모델들을 사용하여, 상기 복수개의 제 2 이미지 각각에 대하여, 제 3 이미지 집합을 생성하는 단계;generating a third image set for each of the plurality of second images by using the plurality of second sub-models;
    상기 제 3 이미지 집합에 포함되는 원소들을 앙상블(ensemble) 하여 수도 라벨(pseudo label)을 출력하는 단계;outputting pseudo labels by ensembling elements included in the third image set;
    상기 수도 라벨과 상기 제 3 이미지 집합에 포함된 제 3 이미지를 기초로 제 3 손실값을 출력하는 단계; 및outputting a third loss value based on the number label and a third image included in the third image set; and
    상기 제 3 손실값을 기초로 상기 제 2 모델을 학습하는 단계;learning the second model based on the third loss value;
    를 포함하는,including,
    방법.method.
  12. 컴퓨터가 판독가능한 저장 매체에 저장된 컴퓨터 프로그램으로서, 상기 컴퓨터 프로그램은 하나 이상의 프로세서에서 실행되는 경우, 이미징 모델을 사용하여 입력 이미지와 대비하여 고해상도 이미지를 생성하는 동작들을 수행하고, 상기 동작들은:A computer program stored on a computer-readable storage medium, the computer program, when executed on one or more processors, performs operations for generating a high-resolution image compared to an input image using an imaging model, the operations comprising:
    이미징 모델을 사용하여 입력 이미지와 대비하여 고해상도 이미지를 생성하는 동작을 포함하고,Including the operation of generating a high-resolution image by contrasting it with an input image using an imaging model;
    상기 이미징 모델은:The imaging model is:
    제 1 모델을 사용하여, 적어도 하나의 제 1 이미지를 기초로 상기 적어도 하나의 제 1 이미지와 대비하여 저해상도인 복수개의 제 2 이미지들을 생성하는 동작; 및generating a plurality of low-resolution second images in comparison with the at least one first image based on the at least one first image, using a first model; and
    제 2 모델을 사용하여, 상기 복수개의 제 2 이미지들을 기초로 상기 복수개의 제 2 이미지들과 대비하여 고해상도인 복수개의 제 3 이미지들을 생성하는 동작 - 상기 제 2 모델은 상기 복수개의 제 3 이미지들을 활용하는 비교에 기초하여 학습됨 -;Generating a plurality of high-resolution third images by comparing the plurality of second images with the plurality of second images based on the plurality of second images using a second model - The second model generates the plurality of third images Learned based on the comparisons it makes use of;
    을 포함하는 학습 방법에 의해 학습된 것인,Which is learned by a learning method comprising
    컴퓨터 판독가능 저장매체에 저장된 컴퓨터 프로그램.A computer program stored on a computer-readable storage medium.
  13. 장치로서,As a device,
    하나 이상의 코어를 포함하는 프로세서;a processor comprising one or more cores;
    네트워크부; 및network unit; and
    메모리;Memory;
    를 포함하고,including,
    상기 프로세서는The processor
    이미징 모델을 사용하여 입력 이미지와 대비하여 고해상도 이미지를 생성하고,Generate a high-resolution image by contrasting it with an input image using an imaging model;
    상기 이미징 모델은:The imaging model is:
    제 1 모델을 사용하여, 적어도 하나의 제 1 이미지를 기초로 상기 적어도 하나의 제 1 이미지와 대비하여 저해상도인 복수개의 제 2 이미지들을 생성하는 단계, 및Using a first model, generating a plurality of low-resolution second images in contrast to the at least one first image based on the at least one first image; and
    제 2 모델을 사용하여, 상기 복수개의 제 2 이미지들을 기초로 상기 복수개의 제 2 이미지들과 대비하여 고해상도인 복수개의 제 3 이미지들을 생성하는 단계 - 상기 제 2 모델은 상기 복수개의 제 3 이미지들을 활용하는 비교에 기초하여 학습됨 -generating a plurality of high-resolution third images by comparing the plurality of second images with the plurality of second images based on the plurality of second images using a second model; Learned based on comparisons that make use of -
    를 포함하는 학습 방법에 기초하여 학습된 것인,Which is learned based on a learning method comprising
    장치.Device.
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