Diffusion models have become a leading paradigm for image super-resolution (SR), but existing methods struggle to guarantee both the high-frequency perceptual quality and the low-frequency structural fidelity of generated images. Although inference-time scaling can theoretically improve this trade-off by allocating more computation, existing strategies remain suboptimal: reward-driven particle optimization often causes perceptual over-smoothing, while optimal-path search tends to lose structural consistency. To overcome these difficulties, we propose Iterative Diffusion Inference-Time Scaling with Adaptive Frequency Steering (IAFS), a training-free framework that jointly leverages iterative refinement and frequency-aware particle fusion. IAFS addresses the challenge of balancing perceptual quality and structural fidelity by progressively refining the generated image through iterative correction of structural deviations. Simultaneously, it ensures effective frequency fusion by adaptively integrating high-frequency perceptual cues with low-frequency structural information, allowing for a more accurate and balanced reconstruction across different image details. Extensive experiments across multiple diffusion-based SR models show that IAFS effectively resolves the perception-fidelity conflict, yielding consistently improved perceptual detail and structural accuracy, and outperforming existing inference-time scaling methods.


翻译:扩散模型已成为图像超分辨率(SR)的主导范式,但现有方法难以同时保证生成图像的高频感知质量与低频结构保真度。尽管推理时缩放理论上可通过分配更多计算资源来改善这一权衡,但现有策略仍非最优:基于奖励的粒子优化常导致感知过度平滑,而最优路径搜索则易丧失结构一致性。为克服这些困难,我们提出具有自适应频率引导的迭代扩散推理时缩放(IAFS),这是一个无需训练即可联合利用迭代优化与频率感知粒子融合的框架。IAFS通过迭代修正结构偏差逐步优化生成图像,从而解决感知质量与结构保真度的平衡难题。同时,该方法通过自适应融合高频感知线索与低频结构信息,确保有效的频率融合,实现对不同图像细节更精确且均衡的重建。在多种基于扩散的超分辨率模型上进行的大量实验表明,IAFS能有效解决感知-保真度冲突,持续提升感知细节与结构精度,其性能优于现有推理时缩放方法。

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