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 のインストール（Windows 上）

Build Tools for Visual Studio は，Visual Studio の IDE を含まない C/C++ コンパイラ，ライブラリ，ビルドツール等のコマンドライン向け開発ツールセットである。

以下のコマンドを管理者権限のコマンドプロンプトで実行する（手順：Windowsキーまたはスタートメニュー → cmd と入力 → 右クリック → 「管理者として実行」）。

REM VC++ ランタイム
winget install --scope machine --accept-source-agreements --accept-package-agreements --silent --id Microsoft.VCRedist.2015+.x64

REM Build Tools + Desktop development with C++（VCTools）+ 追加コンポーネント（一括）
winget install --id Microsoft.VisualStudio.2022.BuildTools --accept-source-agreements --accept-package-agreements ^
    --override "--passive --wait --norestart --add Microsoft.VisualStudio.Workload.VCTools --includeRecommended --add Microsoft.VisualStudio.Component.VC.Llvm.Clang --add Microsoft.VisualStudio.ComponentGroup.ClangCL --add Microsoft.VisualStudio.Component.VC.CMake.Project --add Microsoft.VisualStudio.Component.Windows11SDK.26100"

--add で追加されるコンポーネント

上記のコマンドでは，まず Build Tools 本体と Visual C++ 再頒布可能パッケージをインストールし，次に setup.exe を用いて以下のコンポーネントを追加している。

VCTools：C++ デスクトップ開発ワークロード（--includeRecommended により、MSVC コンパイラ、C++ AddressSanitizer、vcpkg、CMake ツール、Windows 11 SDK 等の推奨コンポーネントが含まれる）
VC.Llvm.Clang：Windows 向け C++ Clang コンパイラ
ClangCL：clang-cl ツールセットを含むコンポーネントグループ（MSBuild から Clang を使用するために必要）
VC.CMake.Project：Windows 向け C++ CMake ツール
Windows11SDK.26100：Windows 11 SDK（ビルド 10.0.26100）

インストール完了の確認

winget list Microsoft.VisualStudio.2022.BuildTools

上記以外の追加のコンポーネントが必要になった場合は Visual Studio Installer で個別にインストールできる。

Visual Studio の機能を必要とする場合は、追加インストールできる。

Python 3.12 のインストール（Windows 上） [クリックして展開]

以下のいずれかの方法で Python 3.12 をインストールする。Python がインストール済みの場合、この手順は不要である。

方法1：winget によるインストール

管理者権限のコマンドプロンプトで以下を実行する。管理者権限のコマンドプロンプトを起動するには、Windows キーまたはスタートメニューから「cmd」と入力し、表示された「コマンドプロンプト」を右クリックして「管理者として実行」を選択する。

winget install -e --id Python.Python.3.12 --scope machine --silent --accept-source-agreements --accept-package-agreements --override "/quiet InstallAllUsers=1 PrependPath=1 AssociateFiles=1 InstallLauncherAllUsers=1"

--scope machine を指定することで、システム全体（全ユーザー向け）にインストールされる。このオプションの実行には管理者権限が必要である。インストール完了後、コマンドプロンプトを再起動すると PATH が自動的に設定される。

方法2：インストーラーによるインストール

Python 公式サイト（https://www.python.org/downloads/）にアクセスし、「Download Python 3.x.x」ボタンから Windows 用インストーラーをダウンロードする。
ダウンロードしたインストーラーを実行する。
初期画面の下部に表示される「Add python.exe to PATH」に必ずチェックを入れてから「Customize installation」を選択する。このチェックを入れ忘れると、コマンドプロンプトから python コマンドを実行できない。
「Install Python 3.xx for all users」にチェックを入れ、「Install」をクリックする。

インストールの確認

コマンドプロンプトで以下を実行する。

python --version

バージョン番号（例：Python 3.12.x）が表示されればインストール成功である。「'python' は、内部コマンドまたは外部コマンドとして認識されていません。」と表示される場合は、インストールが正常に完了していない。

Git のインストール

REM Git をシステム領域にインストール
winget install --scope machine --id Git.Git -e --silent --accept-source-agreements --accept-package-agreements --force --custom "/NORESTART /NOCANCEL /COMPONENTS=""gitlfs"" /o:EditorOption=Notepad /o:PathOption=Cmd /o:CRLFOption=CRLFCommitAsIs /o:DefaultBranchOption=main /o:SSHOption=OpenSSH /o:UseCredentialManager=Enabled"

【関連する外部ページ】

Git の公式ページ: https://git-scm.com/

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）

以下の手順を管理者権限のコマンドプロンプトで実行する（手順：Windowsキーまたはスタートメニュー → cmd と入力 → 右クリック → 「管理者として実行」）。
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）

次のコマンドを管理者権限のコマンドプロンプトで実行する（手順：Windowsキーまたはスタートメニュー → cmd と入力 → 右クリック → 「管理者として実行」）。

python -m pip install -U timm

SwinIR のダウンロード

以下の手順を管理者権限のコマンドプロンプトで実行する（手順：Windowsキーまたはスタートメニュー → cmd と入力 → 右クリック → 「管理者として実行」）。

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