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非遗人物口述史影像修复：GPEN公益项目实战案例

在一次参与非物质文化遗产保护的公益项目中，我们遇到了一个极具挑战性的任务：修复一批上世纪七八十年代拍摄的老一辈非遗传承人口述史影像资料。这些视频中的关键帧画面模糊、噪点多、色彩失真严重，很多人物面部细节几乎无法辨认。如何让这些珍贵的历史影像“重见天日”？我们尝试了多种方案，最终选择了基于GPEN人像修复增强模型的镜像环境，实现了高质量的人脸复原效果。本文将分享这一真实项目的落地过程与技术实践。

1. 镜像环境说明

本项目使用的镜像是基于GPEN人像修复增强模型构建的预配置深度学习环境，专为图像修复类任务优化。它集成了推理和评估所需的所有依赖库，并预装了核心模型权重，真正做到开箱即用，极大降低了部署门槛。

该环境中已安装以下关键依赖：

• facexlib: 负责人脸检测与对齐，确保修复前的人脸结构准确
• basicsr: 提供基础超分支持，是GPEN底层能力的重要支撑
• opencv-python,numpy<2.0: 图像处理基础库
• datasets==2.21.0,pyarrow==12.0.1: 数据加载与高效读取
• sortedcontainers,addict,yapf: 工具链辅助模块

这套环境特别适合需要快速验证、批量处理老旧影像资料的研究团队或公益组织使用，无需从零搭建开发环境，节省大量调试时间。

2. 快速上手

2.1 激活环境

进入容器后，首先激活预设的 Conda 环境：

conda activate torch25

这个环境已经配置好所有路径和依赖，可以直接运行推理脚本。

2.2 模型推理 (Inference)

切换到 GPEN 主目录开始操作：

cd /root/GPEN

我们通过几个典型场景来演示如何使用该模型进行实际修复工作。

场景 1：运行默认测试图

如果不指定输入图片，系统会自动加载内置的测试图像（Solvay Conference 1927 年历史合影）进行修复：

python inference_gpen.py

输出文件将保存为output_Solvay_conference_1927.png，可用于初步评估模型表现。

场景 2：修复自定义图片

对于我们的非遗项目，原始素材是一批低分辨率 JPG 截图。只需添加--input参数即可指定待修复图像：

python inference_gpen.py --input ./my_photo.jpg

修复结果将自动生成为output_my_photo.jpg，保留原名前缀便于管理。

场景 3：自定义输出文件名

当需要批量命名或归档时，可直接指定输出路径和名称：

python inference_gpen.py -i test.jpg -o custom_name.png

所有推理结果均自动保存在项目根目录下，方便后续查看与整理。

实际效果示例

上图为某位年逾八旬的剪纸艺人口述影像截图修复前后对比。左侧原始图像存在明显模糊、颗粒感强、肤色发灰等问题；右侧经 GPEN 处理后，面部纹理清晰可见，皱纹、眼神光等细节自然还原，整体观感接近现代高清摄影水平。

3. 已包含权重文件

为了保障离线环境下也能顺利执行修复任务，该镜像内已预下载并缓存了完整的模型权重，避免因网络问题导致流程中断。

• ModelScope 缓存路径：~/.cache/modelscope/hub/iic/cv_gpen_image-portrait-enhancement
• 包含内容：
  • 完整的预训练生成器（Generator）
  • 人脸检测器（Face Detection Model）
  • 人脸对齐模型（Face Alignment Module）

这意味着即使在没有外网连接的本地服务器或边缘设备上，也能立即启动修复任务，非常适合文化机构、档案馆等对数据安全要求较高的场景。

如果你发现首次运行时仍在下载某些组件，请检查是否误删了缓存目录。正常情况下，只要不主动清理.cache文件夹，后续调用将完全离线完成。

4. 实战经验与优化建议

在真实非遗影像修复过程中，我们总结出几点实用技巧，帮助提升最终输出质量。

4.1 图像预处理至关重要

老照片或录像截图往往带有严重的压缩伪影、划痕或偏色。直接送入模型可能导致修复失败或产生不自然的“塑料感”。我们采取了以下预处理步骤：

• 使用 OpenCV 进行轻微去噪（cv2.fastNlMeansDenoisingColored）
• 对严重偏色图像先做白平衡校正
• 若图像尺寸过小（如低于 256x256），先用双三次插值适度放大再送入模型

这样可以显著提高 GPEN 的感知一致性，避免过度锐化。

4.2 分区域修复更精细

对于多人同框的画面（如访谈现场），一次性修复容易造成注意力分配不均。我们的做法是：

1. 先用facexlib提取所有人脸边界框
2. 将每张人脸裁剪出来单独修复
3. 修复完成后按原位置贴回原图

虽然流程稍复杂，但能保证每个人物都获得最佳修复效果。

4.3 批量自动化脚本提升效率

面对上百张影像资料，手动操作显然不可行。我们编写了一个简单的 Shell 脚本实现批量处理：

#!/bin/bash for img in ./raw/*.jpg; do filename=$(basename "$img" .jpg) python inference_gpen.py -i "$img" -o "./restored/${filename}_hd.png" done

配合定时任务，可在夜间自动完成大批量修复工作。

4.4 后期微调增强真实感

尽管 GPEN 输出质量很高，但我们仍建议结合传统工具做轻度后期：

• 使用 Lightroom 或 Snapseed 调整整体色调温暖度
• 局部提亮眼睛、牙齿等关键部位
• 添加极轻微的胶片颗粒模拟年代感，避免“过于干净”

这能让修复后的影像既清晰又不失历史质感。

5. 训练与定制可能性

虽然本次项目以推理为主，但该镜像也为有进阶需求的团队提供了训练支持。

5.1 数据准备建议

GPEN 采用监督式训练方式，需准备高质量的“高清-低清”图像对。我们推荐以下方法生成训练数据：

• 原始高清图 → 使用 RealESRGAN 或 BSRGAN 添加模拟退化（模糊+噪声+压缩）
• 或从 FFHQ 等公开数据集中筛选符合年龄特征的样本（如老年面孔）

尤其针对非遗人物这类中老年人群，建议重点收集皱纹、眼袋、斑点等典型老化特征的数据。

5.2 训练参数设置

在已有数据基础上，只需修改配置文件中的路径和超参即可启动训练：

• 推荐输入分辨率：512x512
• 生成器学习率：1e-4
• 判别器学习率：2e-4
• 总 epoch 数：100~200（视数据量而定）

经过微调后的模型，在特定人群上的修复效果会有明显提升，更适合长期开展类似文保项目的机构使用。

6. 参考资料

• 官方仓库：yangxy/GPEN
• 魔搭社区地址：iic/cv_gpen_image-portrait-enhancement

7. 引用 (Citation)

@inproceedings{yang2021gpen, title={GAN-Prior Based Null-Space Learning for Consistent Super-Resolution}, author={Yang, Tao and Ren, Peiran and Xie, Xuansong and Zhang, Lei}, booktitle={Proceedings of the IEEE/CVF Conference on Computer Vision and Pattern Recognition (CVPR)}, year={2021} }

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