Scientific super-resolution (SR) models are typically optimized with pointwise reconstruction losses, yet scientific interpretation often hinges on extrema, connected regions, and multiscale scalar structure. We characterize this tension with pretrained CNN and GAN wind-field SR models. Pointwise metrics, bottleneck persistence-diagram (PD) distance, and merge-tree (MT) distance favor the CNN, whereas order-2 Wasserstein PD distances favor the sharper GAN, so even different distances on the same topological descriptor reward different properties. Motivated by this disagreement, we fine-tune the pretrained CNN with differentiable topology-inspired auxiliary losses on scalar speed, gradient magnitude, soft high-speed level sets, and local maxima, and with fixed-pair supervision, which constrains predicted values and persistence at ground-truth persistence-pair endpoints located offline with the Topology ToolKit. A loss study of 16 fine-tuning configurations, each compared with a matched standard fine-tuning control that uses only the original reconstruction loss, on a fixed 168-field benchmark (with topology evaluated on a fixed 160 by 160 subregion of each field), shows that, among the scalar-field losses, gradient supervision provides the strongest PD improvement but does not improve mean MT distance, whereas fixed-pair supervision gives the largest and most consistent joint improvement in PD and MT distances. The final objective combines these two signals. Relative to the pretrained CNN, it lowers mean bottleneck, $W_{2,\infty}$, and $W_{2,2}$ distances by 31%, 25%, and 27% (and by 32-35% relative to the control, which on its own worsens all three), lowers all three on 150 of 168 fields, and gains 1.30 dB PSNR, about half the gain of standard fine-tuning. Mean MT distance also improves, but on only 91 of those 150 fields, indicating that PD and MT capture complementary structure.


翻译:暂无翻译

0
下载
关闭预览

相关内容

机器翻译,又称为自动翻译,是利用计算机将一种自然语言(源语言)转换为另一种自然语言(目标语言)的过程。它是计算语言学的一个分支,是人工智能的终极目标之一,具有重要的科学研究价值。

知识荟萃

精品入门和进阶教程、论文和代码整理等

更多

查看相关VIP内容、论文、资讯等
深度学习图像超分辨率最新综述:从模型到应用
炼数成金订阅号
65+阅读 · 2019年2月20日
disentangled-representation-papers
CreateAMind
26+阅读 · 2018年9月12日
《pyramid Attention Network for Semantic Segmentation》
统计学习与视觉计算组
44+阅读 · 2018年8月30日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
5+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
4+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
VIP会员
最新内容
俄罗斯如何拦截乌克兰无人机与巡航导弹
专知会员服务
3+阅读 · 10月15日
《武器-目标分配问题:精确与近似求解算法》
专知会员服务
5+阅读 · 10月15日
综述|谁来改进机器人?迈向物理递归自我改进
专知会员服务
7+阅读 · 10月14日
软件定义无人机蜂群给防空带来全新压力
专知会员服务
10+阅读 · 10月13日
《半自主无人地面战车的互操作性》66页
专知会员服务
12+阅读 · 10月13日
相关VIP内容
相关资讯
深度学习图像超分辨率最新综述:从模型到应用
炼数成金订阅号
65+阅读 · 2019年2月20日
disentangled-representation-papers
CreateAMind
26+阅读 · 2018年9月12日
《pyramid Attention Network for Semantic Segmentation》
统计学习与视觉计算组
44+阅读 · 2018年8月30日
相关基金
国家自然科学基金
1+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
5+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
4+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
Top
微信扫码咨询专知VIP会员