[发明专利]一种基于结构相似度的生成对抗网络的红外图像着色方法

权利要求书

1.一种基于结构相似度的生成对抗网络的红外图像着色方法，其特征在于，包括如下步骤：

1)构造一个基于结构相似度的生成对抗网络，基于结构相似度的生成对抗网络包括生成器G和鉴别器D；其中，生成器G包括彩色图像生成器G_RGB、红外图像生成器G_NIR，彩色图像生成器G_RGB用于生成彩色图像，红外图像生成器G_NIR用于生成红外图像，鉴别器D用于判断图像来自红外图像域或彩色图像域；

2)对于鉴别器D，采用生成对抗网络的损失函数；对于生成器G，采用基于生成对抗网络的损失函数、基于一范或二范的循环一致损失函数和重构损失函数，再引入一个基于结构相似度的损失函数，构建一个新的用于生成器G的损失函数；步骤2)中，所述的基于结构相似度的损失函数为：

其中，

其中，

y_cycle＝G_RGB[G_NIR(y)]；

y_recon＝G_RGB(y)；

x_cycle＝G_NIR[G_RGB(x)]；

x_recon＝G_NIR(x)；

其中，NIR表示红外图像域，RGB表示彩色图像域；x表示真实的红外图像，y表示彩色图像；表示由红外图像生成器G_NIR转换生成的红外图像，表示由彩色图像生成器G_RGB转换生成的彩色图像；G_NIR表示红外图像生成器，G_RGB表示彩色图像生成器；x_cycle表示循环一致的红外图像，y_cycle表示循环一致的彩色图像；x_recon表示重构的红外图像，y_recon表示重构的彩色图像；表示图像样本分布的期望运算；

表示从红外图像域转换到彩色图像域的基于结构相似度的图像转换损失；

表示从彩色图像域转换到红外图像域的基于结构相似度的图像转换损失；

表示从红外图像域转换到彩色图像域的基于结构相似度的循环一致损失；

表示从彩色图像域转换到红外图像域的基于结构相似度的循环一致损失；

表示从红外图像域转换到彩色图像域的基于结构相似度的重构损失；

表示从彩色图像域转换到红外图像域的基于结构相似度的重构损失；

SSIM表示结构相似度计算方法，具体为：

其中，m和n表示一对图像；μ_m和μ_n表示图像的均值；σ_m和σ_n表示图像的方差；σ_mn表示两张图像的协方差；C₁和C₂为常数；

3)利用预先采集的红外图像和彩色图像对步骤1)构造的基于结构相似度的生成对抗网络训练至收敛条件，获得所更新的彩色图像生成器G_RGB，利用更新后的彩色图像生成器G_RGB对红外图像进行着色。

2.根据权利要求1所述的基于结构相似度的生成对抗网络的红外图像着色方法，其特征在于，步骤2)中，所述的用于生成器G的损失函数为：

L_G＝λ₁L_gan+λ₂L_cycle+λ₃L_recon+λ₄L_ssim；

其中，L_gan、L_cycle和L_recon分别表示生成对抗网络的损失函数、循环一致损失函数和重构损失函数；λ₁＞0、λ₂＞0、λ₃＞0和λ₄＞0表示用于控制各损失函数的权重参数。