Learned Image Compression (LIC) has explored various architectures, such as Convolutional Neural Networks (CNNs) and transformers, in modeling image content distributions in order to achieve compression effectiveness. However, achieving high rate-distortion performance while maintaining low computational complexity (\ie, parameters, FLOPs, and latency) remains challenging. In this paper, we propose a hybrid Convolution and State Space Models (SSMs) based image compression framework, termed \textit{CMamba}, to achieve superior rate-distortion performance with low computational complexity. Specifically, CMamba introduces two key components: a Content-Adaptive SSM (CA-SSM) module and a Context-Aware Entropy (CAE) module. First, we observed that SSMs excel in modeling overall content but tend to lose high-frequency details. In contrast, CNNs are proficient at capturing local details. Motivated by this, we propose the CA-SSM module that can dynamically fuse global content extracted by SSM blocks and local details captured by CNN blocks in both encoding and decoding stages. As a result, important image content is well preserved during compression. Second, our proposed CAE module is designed to reduce spatial and channel redundancies in latent representations after encoding. Specifically, our CAE leverages SSMs to parameterize the spatial content in latent representations. Benefiting from SSMs, CAE significantly improves spatial compression efficiency while reducing spatial content redundancies. Moreover, along the channel dimension, CAE reduces inter-channel redundancies of latent representations via an autoregressive manner, which can fully exploit prior knowledge from previous channels without sacrificing efficiency. Experimental results demonstrate that CMamba achieves superior rate-distortion performance.


翻译:学习型图像压缩(LIC)已探索了多种架构,如卷积神经网络(CNN)和Transformer,以建模图像内容分布从而实现压缩效能。然而,在保持低计算复杂度(即参数量、浮点运算量和延迟)的同时实现高率失真性能仍具挑战性。本文提出一种基于卷积与状态空间模型(SSM)混合的图像压缩框架,称为 \textit{CMamba},旨在以低计算复杂度实现优异的率失真性能。具体而言,CMamba 引入了两个关键组件:内容自适应 SSM(CA-SSM)模块和上下文感知熵(CAE)模块。首先,我们观察到 SSM 擅长建模整体内容但易丢失高频细节,而 CNN 则精于捕捉局部细节。受此启发,我们提出 CA-SSM 模块,该模块能在编码和解码阶段动态融合 SSM 块提取的全局内容与 CNN 块捕获的局部细节,从而在压缩过程中有效保留重要图像内容。其次,我们提出的 CAE 模块旨在减少编码后潜在表示中的空间和通道冗余。具体而言,CAE 利用 SSM 对潜在表示中的空间内容进行参数化建模。受益于 SSM 的特性,CAE 在显著提升空间压缩效率的同时有效降低了空间内容冗余。此外,沿通道维度,CAE 通过自回归方式减少潜在表示的通道间冗余,从而在不牺牲效率的前提下充分利用先前通道的先验知识。实验结果表明,CMamba 实现了卓越的率失真性能。

0
下载
关闭预览

相关内容

Linux导论,Introduction to Linux,96页ppt
专知会员服务
82+阅读 · 2020年7月26日
FlowQA: Grasping Flow in History for Conversational Machine Comprehension
专知会员服务
34+阅读 · 2019年10月18日
Stabilizing Transformers for Reinforcement Learning
专知会员服务
60+阅读 · 2019年10月17日
《DeepGCNs: Making GCNs Go as Deep as CNNs》
专知会员服务
32+阅读 · 2019年10月17日
Keras François Chollet 《Deep Learning with Python 》, 386页pdf
专知会员服务
164+阅读 · 2019年10月12日
【SIGGRAPH2019】TensorFlow 2.0深度学习计算机图形学应用
专知会员服务
41+阅读 · 2019年10月9日
Hierarchically Structured Meta-learning
CreateAMind
27+阅读 · 2019年5月22日
Transferring Knowledge across Learning Processes
CreateAMind
29+阅读 · 2019年5月18日
强化学习的Unsupervised Meta-Learning
CreateAMind
18+阅读 · 2019年1月7日
Unsupervised Learning via Meta-Learning
CreateAMind
44+阅读 · 2019年1月3日
meta learning 17年:MAML SNAIL
CreateAMind
11+阅读 · 2019年1月2日
A Technical Overview of AI & ML in 2018 & Trends for 2019
待字闺中
18+阅读 · 2018年12月24日
STRCF for Visual Object Tracking
统计学习与视觉计算组
15+阅读 · 2018年5月29日
Focal Loss for Dense Object Detection
统计学习与视觉计算组
12+阅读 · 2018年3月15日
IJCAI | Cascade Dynamics Modeling with Attention-based RNN
KingsGarden
13+阅读 · 2017年7月16日
From Softmax to Sparsemax-ICML16(1)
KingsGarden
74+阅读 · 2016年11月26日
国家自然科学基金
13+阅读 · 2017年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
3+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
2+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+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
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2014年12月31日
VIP会员
相关VIP内容
相关资讯
Hierarchically Structured Meta-learning
CreateAMind
27+阅读 · 2019年5月22日
Transferring Knowledge across Learning Processes
CreateAMind
29+阅读 · 2019年5月18日
强化学习的Unsupervised Meta-Learning
CreateAMind
18+阅读 · 2019年1月7日
Unsupervised Learning via Meta-Learning
CreateAMind
44+阅读 · 2019年1月3日
meta learning 17年:MAML SNAIL
CreateAMind
11+阅读 · 2019年1月2日
A Technical Overview of AI & ML in 2018 & Trends for 2019
待字闺中
18+阅读 · 2018年12月24日
STRCF for Visual Object Tracking
统计学习与视觉计算组
15+阅读 · 2018年5月29日
Focal Loss for Dense Object Detection
统计学习与视觉计算组
12+阅读 · 2018年3月15日
IJCAI | Cascade Dynamics Modeling with Attention-based RNN
KingsGarden
13+阅读 · 2017年7月16日
From Softmax to Sparsemax-ICML16(1)
KingsGarden
74+阅读 · 2016年11月26日
相关基金
国家自然科学基金
13+阅读 · 2017年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
3+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
2+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+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
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2014年12月31日
Top
微信扫码咨询专知VIP会员