Diffusion bridge models establish probabilistic paths between arbitrary paired distributions and exhibit great potential for universal image restoration. Most existing methods merely treat them as simple variants of stochastic interpolants, lacking a unified analytical perspective. Besides, they indiscriminately reconstruct images through global noise injection and removal, inevitably distorting undegraded regions due to imperfect reconstruction. To address these challenges, we propose the Residual Diffusion Bridge Model (RDBM). Specifically, we theoretically reformulate the stochastic differential equations of generalized diffusion bridge and derive the analytical formulas of its forward and reverse processes. Crucially, we leverage the residuals from given distributions to modulate the noise injection and removal, enabling adaptive restoration of degraded regions while preserving intact others. Moreover, we unravel the fundamental mathematical essence of existing bridge models, all of which are special cases of RDBM and empirically demonstrate the optimality of our proposed models. Extensive experiments are conducted to demonstrate the state-of-the-art performance of our method both qualitatively and quantitatively across diverse image restoration tasks. Code is publicly available at https://github.com/MiliLab/RDBM.


翻译:扩散桥模型在任意配对分布之间建立概率路径,展现出通用图像复原的巨大潜力。现有方法大多仅将其视为随机插值器的简单变体,缺乏统一的分析视角。此外,它们通过全局噪声注入与去除不加区分地重建图像,不可避免地因不完美重建而扭曲未退化区域。为应对这些挑战,我们提出残差扩散桥模型(RDBM)。具体而言,我们从理论上重构广义扩散桥的随机微分方程,并推导其前向与反向过程的解析公式。关键的是,我们利用给定分布的残差来调制噪声注入与去除,从而实现对退化区域的自适应复原,同时保持其他完好区域不变。此外,我们揭示了现有桥模型的基本数学本质,它们均为RDBM的特例,并通过实验证明了所提模型的最优性。大量实验定性与定量地验证了我们的方法在多种图像复原任务中的先进性能。代码公开于 https://github.com/MiliLab/RDBM。

0
下载
关闭预览

相关内容

ACM/IEEE第23届模型驱动工程语言和系统国际会议,是模型驱动软件和系统工程的首要会议系列,由ACM-SIGSOFT和IEEE-TCSE支持组织。自1998年以来,模型涵盖了建模的各个方面,从语言和方法到工具和应用程序。模特的参加者来自不同的背景,包括研究人员、学者、工程师和工业专业人士。MODELS 2019是一个论坛,参与者可以围绕建模和模型驱动的软件和系统交流前沿研究成果和创新实践经验。今年的版本将为建模社区提供进一步推进建模基础的机会,并在网络物理系统、嵌入式系统、社会技术系统、云计算、大数据、机器学习、安全、开源等新兴领域提出建模的创新应用以及可持续性。 官网链接:http://www.modelsconference.org/
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
Transferring Knowledge across Learning Processes
CreateAMind
29+阅读 · 2019年5月18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
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
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
4+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
2+阅读 · 2014年12月31日
Arxiv
31+阅读 · 2021年6月30日
Arxiv
11+阅读 · 2019年4月15日
Arxiv
17+阅读 · 2019年3月28日
Exploring Visual Relationship for Image Captioning
Arxiv
15+阅读 · 2018年9月19日
VIP会员
相关资讯
Transferring Knowledge across Learning Processes
CreateAMind
29+阅读 · 2019年5月18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
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
相关论文
Arxiv
31+阅读 · 2021年6月30日
Arxiv
11+阅读 · 2019年4月15日
Arxiv
17+阅读 · 2019年3月28日
Exploring Visual Relationship for Image Captioning
Arxiv
15+阅读 · 2018年9月19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
4+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
2+阅读 · 2014年12月31日
Top
微信扫码咨询专知VIP会员