JingyunLiang/SwinIR のインストールと動作確認（超解像，画像のノイズ除去）（Python，PyTorch を使用）（Windows 上）

SwinIRは，超解像，ノイズ除去の一手法

【目次】

前準備
SwinIR のダウンロード
超解像の実行，ノイズ除去の実行

003_realSR_BSRGAN_DFOWMFC_s64w8_SwinIR-L_x4_GAN.pth による結果

005_colorDN_DFWB_s128w8_SwinIR-M_noise25.pth による結果

【文献】 Liang, Jingyun and Cao, Jiezhang and Sun, Guolei and Zhang, Kai and Van Gool, Luc and Timofte, Radu, SwinIR: Image Restoration Using Swin Transformer, arXiv preprint arXiv:2108.10257, 2021.

【関連する外部ページ】

GitHub のページ: https://github.com/JingyunLiang/SwinIR

前準備

Build Tools for Visual Studio 2022 （ビルドツール for Visual Studio 2022）または Visual Studio 2022 のインストール（Windows 上）

【インストールの判断】 Build Tools for Visual Studio は，開発ツールセットである． Visual Studio は統合開発環境であり，いくつかの種類があり，Build Tools for Visual Studioの機能を含むか連携して使用するものである．インストールは以下の基準で判断してください：

Build Tools for Visual Studio の機能のみが必要な場合
Build Tools for Visual Studio のインストールを行う．
Visual Studio の機能が必要である，あるいは，よく分からない場合
Visual Studio をインストールする．
Visual Studio 2022 をインストールする際に，「C++ によるデスクトップ開発」を選択することで， Build Tools for Visual Studio 2022 の機能も一緒にインストールされる．

不明な点がある場合は，Visual Studio 全体をインストールを行う方が良い．

Build Tools for Visual Studio 2022 のインストール（Windows 上）

Windows で，コマンドプロンプトを管理者権限で起動する（例：Windowsキーを押し，「cmd」と入力し，「管理者として実行」を選択）
次のコマンドを実行
次のコマンドは，Build Tools for Visual Studio 2022と VC2015 再配布可能パッケージをインストールするものである．
winget install --scope machine Microsoft.VisualStudio.2022.BuildTools winget install --scope machine Microsoft.VCRedist.2015+.x64
Build Tools for Visual Studio 2022 での C++ によるデスクトップ開発，CLI，ATL，MFC のインストール（Windows 上）
1. Visual Studio Installer の起動
  起動方法: スタートメニューの「Visual Studio Installer」を選ぶ．
2. Visual Studio Build Tools 2022 で「変更」を選ぶ．
3. 「C++ によるデスクトップ開発」をクリック．そして，画面右側の「インストール」の詳細で「v143 ビルドツール用 C++/CLI サポート（最新）」，「ATL」，「MFC」をチェックする．その後，「変更」をクリック．

Visual Studio のインストール（Windows 上）

Windows で，コマンドプロンプトを管理者権限で起動する（例：Windowsキーを押し，「cmd」と入力し，「管理者として実行」を選択）
次のコマンドを実行
1. コマンドプロンプトを管理者権限で起動する（例：Windowsキーを押し，「cmd」と入力し，「管理者として実行」を選択）
2. インストールコマンドの実行
  winget install Microsoft.VisualStudio.2022.Community --scope machine --override "--add Microsoft.VisualStudio.Workload.NativeDesktop Microsoft.VisualStudio.ComponentGroup.NativeDesktop.Core Microsoft.VisualStudio.Component.VC.CLI.Support Microsoft.VisualStudio.Component.CoreEditor Microsoft.VisualStudio.Component.NuGet Microsoft.VisualStudio.Component.Roslyn.Compiler Microsoft.VisualStudio.Component.TextTemplating Microsoft.VisualStudio.Component.Windows.SDK.Latest Microsoft.VisualStudio.Component.VC.Tools.x86.x64 Microsoft.VisualStudio.Component.VC.ATL Microsoft.VisualStudio.Component.VC.ATLMFC" winget install Microsoft.VisualStudio.2022.Community --scope machine Microsoft.VCRedist.2015+.x64
  インストールされるコンポーネントの説明：
  - NativeDesktop：C++によるデスクトップアプリケーション開発のためのワークロード一式
  - NativeDesktop.Core：C++デスクトップ開発に必要な基本コンポーネント群
  - VC.CLI.Support：マネージドコードとネイティブコードの統合開発を可能にするC++/CLIサポート
  - CoreEditor：コード編集，デバッグ，検索などの基本機能を提供するVisual Studioのコアエディタ
  - NuGet：.NETライブラリの依存関係を管理するパッケージ管理システム
  - Windows.SDK.Latest：Windows 向けアプリケーション開発用SDK（Software Development Kit）
  - VC.Tools.x86.x64：32ビット及び64ビット向けC++コンパイラとビルドツール
  - VC.ATL：Windowsコンポーネント開発用のActive Template Library
  - VC.ATLMFC：デスクトップアプリケーション開発用のMicrosoft Foundation Class Library
  システム要件と注意事項：
  - 管理者権限でのインストールが必須
  - 必要ディスク容量：10GB以上
  - 推奨メモリ：8GB以上のRAM
  - インストール過程でシステムの再起動が要求される可能性がある
  - 安定したインターネット接続環境が必要
  追加のコンポーネントが必要な場合は，Visual Studio Installerを使用して個別にインストールすることが可能である．
3. インストール完了の確認
  winget list Microsoft.VisualStudio.2022.Community
  トラブルシューティング：
  
  インストール失敗時は，以下のログファイルを確認：
  %TEMP%\dd_setup_<timestamp>.log %TEMP%\dd_bootstrapper_<timestamp>.log
Visual Studio での C++ によるデスクトップ開発，CLI のインストール（Windows 上）
1. Visual Studio Installer の起動
  起動方法: スタートメニューの「Visual Studio Installer」を選ぶ．
2. Visual Studio Community 2022 で「変更」を選ぶ．
3. 「C++ によるデスクトップ開発」をチェック．そして，画面右側の「インストール」の詳細で「v143 ビルドツール用 C++/CLI サポート（最新）」をチェックする．その後，「インストール」をクリック．

Python 3.10，Git のインストール（Windows 上）

Pythonは，プログラミング言語の１つ． Gitは，分散型のバージョン管理システム．

【手順】

Windows で，コマンドプロンプトを管理者権限で起動する（例：Windowsキーを押し，「cmd」と入力し，「管理者として実行」を選択）
次のコマンドを実行
次のコマンドは，Python ランチャーとPython 3.10とGitをインストールし，Gitにパスを通すものである．
次のコマンドでインストールされるGitは「git for Windows」と呼ばれるものであり， Git，MinGW などから構成されている．
winget install --scope machine Python.Launcher winget install --scope machine Python.Python.3.10 winget install --scope machine Git.Git powershell -command "$oldpath = [System.Environment]::GetEnvironmentVariable(\"Path\", \"Machine\"); $oldpath += \";c:\Program Files\Git\cmd\"; [System.Environment]::SetEnvironmentVariable(\"Path\", $oldpath, \"Machine\")"

【関連する外部ページ】

Python の公式ページ: https://www.python.org/
Git の公式ページ: https://git-scm.com/

【サイト内の関連ページ】

Python詳細ガイド：別ページ »

【関連項目】 Python, Git バージョン管理システム, Git の利用

Build Tools for Visual Studio 2022，NVIDIA ドライバ，NVIDIA CUDA ツールキット 11.8，NVIDIA cuDNN 8.9.7 のインストール（Windows 上）

【サイト内の関連ページ】 NVIDIA グラフィックスボードを搭載しているパソコンの場合には， NVIDIA ドライバ， NVIDIA CUDA ツールキット， NVIDIA cuDNN のインストールを行う．

Windows での Build Tools for Visual Studio 2022 のインストール: 別ページ »で説明
Windows での NVIDIA ドライバ，NVIDIA CUDA ツールキット 11.8，NVIDIA cuDNN v8.9.7 のインストール手順: 別ページ »で説明

【関連する外部ページ】

Build Tools for Visual Studio 2022 （ビルドツール for Visual Studio 2022）の公式ダウンロードページ: https://visualstudio.microsoft.com/ja/visual-cpp-build-tools/
NVIDIA ドライバのダウンロードの公式ページ: https://www.nvidia.co.jp/Download/index.aspx?lang=jp
NVIDIA CUDA ツールキットのアーカイブの公式ページ: https://developer.nvidia.com/cuda-toolkit-archive
NVIDIA cuDNN のダウンロードの公式ページ: https://developer.nvidia.com/cudnn

PyTorch のインストール（Windows 上）

Windows で，コマンドプロンプトを管理者権限で起動する（例：Windowsキーを押し，「cmd」と入力し，「管理者として実行」を選択）
PyTorch のページを確認
PyTorch の公式ページ: https://pytorch.org/index.html
次のようなコマンドを実行（実行するコマンドは，PyTorch のページの表示されるコマンドを使う）．
次のコマンドを実行することにより， PyTorch 2.3 （NVIDIA CUDA 11.8 用）がインストールされる．但し，Anaconda3を使いたい場合には別手順になる．
事前に NVIDIA CUDA のバージョンを確認しておくこと（ここでは，NVIDIA CUDA ツールキット 11.8 が前もってインストール済みであるとする）．
PyTorch で，GPU が動作している場合には，「torch.cuda.is_available()」により，True が表示される．
python -m pip install -U --ignore-installed pip python -m pip uninstall -y torch torchvision torchaudio torchtext xformers python -m pip install -U torch torchvision torchaudio numpy --index-url https://download.pytorch.org/whl/cu118 python -c "import torch; print(torch.__version__, torch.cuda.is_available())"
Anaconda3を使いたい場合には， Anaconda プロンプト (Anaconda Prompt) を管理者として実行し，次のコマンドを実行する．（PyTorch と NVIDIA CUDA との連携がうまくいかない可能性があるため，Anaconda3を使わないことも検討して欲しい）．
conda install -y pytorch torchvision torchaudio pytorch-cuda=11.8 cudnn -c pytorch -c nvidia py -c "import torch; print(torch.__version__, torch.cuda.is_available())"
【サイト内の関連ページ】
- Windows での PyTorch のインストール: 別ページ »で説明
【関連する外部ページ】
- PyTorch の公式ページ: https://pytorch.org/index.html

timm のインストール（Windows 上）

Windows で，コマンドプロンプトを管理者権限で起動する（例：Windowsキーを押し，「cmd」と入力し，「管理者として実行」を選択）
次のコマンドを実行する．
python -m pip install -U timm

SwinIR のダウンロード

Windows で，コマンドプロンプトを管理者権限で起動する（例：Windowsキーを押し，「cmd」と入力し，「管理者として実行」を選択）

ダウンロード

cd /d c:%HOMEPATH%
rmdir /s /q SwinIR
git clone --recursive https://github.com/JingyunLiang/SwinIR

公開されている学習済みモデルを確認

https://github.com/JingyunLiang/SwinIR
公開されている学習済みモデルのファイルを確認
https://github.com/JingyunLiang/SwinIR/releases

学習済みモデルのダウンロード

cd /d c:%HOMEPATH%
cd swinir
cd model_zoo
mkdir swinir
cd swinir
curl -L -O https://github.com/JingyunLiang/SwinIR/releases/download/v0.0/003_realSR_BSRGAN_DFOWMFC_s64w8_SwinIR-L_x4_GAN.pth
curl -L -O https://github.com/JingyunLiang/SwinIR/releases/download/v0.0/003_realSR_BSRGAN_DFOWMFC_s64w8_SwinIR-L_x4_PSNR.pth
curl -L -O https://github.com/JingyunLiang/SwinIR/releases/download/v0.0/005_colorDN_DFWB_s128w8_SwinIR-M_noise15.pth
curl -L -O https://github.com/JingyunLiang/SwinIR/releases/download/v0.0/005_colorDN_DFWB_s128w8_SwinIR-M_noise25.pth
curl -L -O https://github.com/JingyunLiang/SwinIR/releases/download/v0.0/005_colorDN_DFWB_s128w8_SwinIR-M_noise50.pth

超解像の実行，ノイズ除去の実行

超解像

4倍に拡大．003_realSR_BSRGAN_DFOWMFC_s64w8_SwinIR-L_x4_GAN.pth, 003_realSR_BSRGAN_DFOWMFC_s64w8_SwinIR-L_x4_PSNR.pth を使用．

https://github.com/JingyunLiang/SwinIRに記載の手順で行っている．

testsets/RealSRSet+5imagesのディレクトリにある画像ファイルが処理される．結果は results の下にできる

cd /d c:%HOMEPATH%
cd swinir
python main_test_swinir.py --task real_sr --scale 4 --large_model --model_path model_zoo/swinir/003_realSR_BSRGAN_DFOWMFC_s64w8_SwinIR-L_x4_GAN.pth --folder_lq testsets/RealSRSet+5images
python main_test_swinir.py --task real_sr --scale 4 --large_model --model_path model_zoo/swinir/003_realSR_BSRGAN_DFOWMFC_s64w8_SwinIR-L_x4_PSNR.pth --folder_lq testsets/RealSRSet+5images

元画像

003_realSR_BSRGAN_DFOWMFC_s64w8_SwinIR-L_x4_GAN.pth による結果

003_realSR_BSRGAN_DFOWMFC_s64w8_SwinIR-L_x4_PSNR.pth による結果

カラー画像のノイズ除去

https://github.com/JingyunLiang/SwinIRに記載の手順で行っている．

「--noise 15」，「--noise 25」，「--noise 50」の 3通りで実行される．

testsets/McMaster のディレクトリにある画像ファイルが処理される．結果は results の下にできる

python main_test_swinir.py --task color_dn --noise 15 --model_path model_zoo/swinir/a005_colorDN_DFWB_s128w8_SwinIR-M_noise15.pth --folder_gt testsets/McMaster
python main_test_swinir.py --task color_dn --noise 25 --model_path model_zoo/swinir/005_colorDN_DFWB_s128w8_SwinIR-M_noise25.pth --folder_gt testsets/McMaster
python main_test_swinir.py --task color_dn --noise 50 --model_path model_zoo/swinir/005_colorDN_DFWB_s128w8_SwinIR-M_noise50.pth --folder_gt testsets/McMaster

元画像

005_colorDN_DFWB_s128w8_SwinIR-M_noise15.pth による結果

005_colorDN_DFWB_s128w8_SwinIR-M_noise25.pth による結果

005_colorDN_DFWB_s128w8_SwinIR-M_noise50.pth による結果