基于卷积神经网络的QR二维码风格转移研究

作     者：薛帆 

作者单位：广西师范大学 

学位级别：硕士

导师姓名：黎海生

授予年度：2020年

学科分类：1305[艺术学-设计学（可授艺术学、工学学位）] 12[管理学] 13[艺术学] 1201[管理学-管理科学与工程(可授管理学、工学学位)] 081104[工学-模式识别与智能系统] 08[工学] 0804[工学-仪器科学与技术] 0835[工学-软件工程] 081101[工学-控制理论与控制工程] 0811[工学-控制科学与工程] 0812[工学-计算机科学与技术（可授工学、理学学位）] 

主      题：QR二维码 风格转移 密集连接网络 卷积神经网络 

摘      要：随着手机等移动智能设备的普及推动移动互联网的不断推进,催生出了移动互联网即时通讯和移动支付的快速发展。快速响应(Quick Response,简称QR)二维码成为移动互联网世界的信息载体。由于其扫描响应快、抗损伤能力强,QR二维码在移动支付、产品跟踪、项目识别、时间跟踪、文档管理和一般营销等方面得到了广泛的应用。但是标准QR二维码的缺陷也十分明显,由于QR二维码是由黑色和白色的正方形模块构成,它在视觉上缺乏美感,尤其在广告等拥有艺术设计的宣传画上附上颜色形状单调的QR二维码,降低了整个作品的艺术气息。因此,开展对QR二维码的艺术风格转移研究具有重要的实际意义和一定的应用价值。本文围绕基于卷积神经网络的QR二维码的风格转移任务开展研究,通过对网络结构,网络连接方式以及对艺术风格QR二维码的修正方案,实现了QR二维码的艺术风格转移。本文的主要贡献如下:1、提出了一种基于卷积神经网络的QR二维码风格转移网络(QRSTN)针对QR二维码形状单一和颜色单调的问题,该网络专门为QR二维码的风格转移设计,从风格转移网络的各层结构及其参数设置入手,并根据实验分析探究内容和风格损失权重比例分配,在进行风格转移时尽可能多的保留内容图像的内容信息。由于风格转移网络会破坏QR二维码标准探测定位图形,使其发生形状颜色上的改变,影响扫描设备对艺术风格QR二维码的定位扫描。提出一种艺术风格QR二维码标准探测定位图形的修正方法,大幅度的提升了艺术风格QR二维码的可检测性。最后,通过实验表明本文提出的QRSTN方法在对QR二维码的风格转移上有着很好的效果。2、提出了一种改进的QR二维码风格转移网络(QRSTNmprove)为了保持对QR二维码风格化效果的同时减少网络对硬件的要求,提升风格转移网络运行效率,本文提出了一种改进的QR二维码风格转移网络(QRSTNmprove),该网络引入了密集连接方式,在减少网络层数的前提下不降低网络的风格转移效果,从而一定程度上提高了网络的运行效率。本文在QR二维码标准探测定位图形修正的基础上,提出了一种改进方案——艺术风格QR二维码加权融合修正方案。该修正方案并不止针对标准探测定位图形,而是在整个艺术风格QR二维码层面上的修正,因此可以修复一些特定风格对于QR二维码信息模块的破坏,增强了艺术风格QR二维码的可识别性同时也保证信息模块的完整性。然后本文又提出一种动态的艺术风格QR二维码解决方案,增加了QR二维码的艺术审美的同时动态的图像对于人眼来说有很强的视觉吸引力,更能够吸引人们关注的目光,在此基础上动态的艺术风格QR二维码也能有更多的表现形式,扩宽了艺术风格QR二维码的应用场景。最后,我们通过实验证明QRSTNmprove方法具有很好的效果,分别从主观的视觉观察和客观的量化指标来评判实验结果,综合验证了QRSTNmprove方案的有效性。