Raymond Honfu陈;梁海霞 用于图像恢复的截断分数阶全变分模型。 (英语) Zbl 1438.94005号 《运营杂志》。Res.Soc.中国 7,第4号,561-578(2019). 摘要:分数阶导数正吸引着图像处理研究人员越来越多的兴趣,因为在去除噪声时,分数阶导数有助于保持更多的纹理,而不是总变化。在现有的工作中,通常使用Grunwald-Letnikov分数阶导数,其中只能考虑Dirichlet齐次边界条件,因此生成完整的下三角Toeplitz矩阵作为离散的分数阶导数算子。本文在生成离散分数阶偏导数算子时考虑了一种改进的截断方法,并提出了一种截断分数阶全变分(tFoTV)模型用于图像恢复。希望首先可以在数值实验中使用任何边界条件。其次,可以提高tFoTV模型重建图像的准确性。采用交替定向乘法器方法求解tFoTV模型。并对其收敛性进行了简要分析。在数值实验中,我们应用tFoTV模型恢复被模糊和噪声破坏的图像。数值结果表明,tFoTV模型在峰值信噪比(PSNR)方面的重建效果优于全分数阶变分和全变分模型。从数值结果中,我们还可以看出,tFoTV模型在精度上与总广义变异(TGV)模型相当。此外,我们可以根据图像的结构大致确定分数阶,因此,tFoTV模型中只剩下一个参数需要确定,而TGV模型中始终有两个参数需要固定。 引用于1审查引用于三文件 MSC公司: 94A08型 信息与通信理论中的图像处理(压缩、重建等) 65K10码 数值优化和变分技术 关键词:图像复原;分数阶导数;截断分数阶全变分模型;总变化量;总广义变差;乘法器的交替定向法 软件:ma2dfc PDF格式BibTeX公司 XML格式引用 \textit{R.H.Chan}和\textit{H.-X.Liang},J.Oper。中国研究院7号,第4期,561--578(2019年;Zbl 1438.94005) 全文: 内政部 参考文献: [1] 李鲁丁;Osher,S。;Fatemi,E.,基于非线性总变差的噪声去除算法,Physica D,60,259-268(1992)·Zbl 0780.49028号 [2] 莱塞克,M。;伦德沃德,A。;Tai,X-C,使用四阶偏微分方程去除噪声及其在空间和时间医学磁共振图像中的应用,IEEE Trans。成像处理。,12, 1579-1590 (2003) ·Zbl 1286.94020号 [3] Chan,右侧;Liang,H。;Wei,S。;尼科洛娃,M。;Tai,X-C,单张射线照片轴对称物体层析成像的高阶总变差正则化方法,逆Probl。成像,955-77(2015)·Zbl 1308.65215号 [4] 莱塞克,M。;Tai,X-C,《结合总变差最小化和二阶泛函的迭代图像恢复》,《国际计算杂志》。视觉。,66, 5-18 (2005) ·Zbl 1286.94021号 [5] 布雷迪斯,K。;Kunisch,K。;Pock,T.,总广义变异,SIAM J.成像科学。,3, 492-526 (2010) ·Zbl 1195.49025号 [6] 诺尔,F。;布雷迪斯,K。;Pock,T。;Stollberger,R.,MRI二阶总广义变异(TGV),Magn。Reson公司。医学,65,480-491(2011) [7] 拉沃伊,JL;TJ奥斯陆;Tremblay,R.,分数导数和特殊函数,SIAM Rev.,18,240-268(1976)·Zbl 0324.44002号 [8] Podlubny,I.:分数微分方程。纽约学术出版社(1999)·Zbl 0918.34010号 [9] 波德鲁布尼,I。;Chechkin,A。;斯科夫拉内克,T。;陈,Y。;Jara,BMV,离散分数阶微积分的矩阵方法II:偏分数阶微分方程,J.Compute。物理。,228, 3137-3153 (2009) ·Zbl 1160.65308号 [10] 马修,B。;梅尔基奥,P。;Oustaloup,A。;Ceyral,C.,边缘检测的分数微分,信号处理。,83, 2421-2432 (2002) ·Zbl 1145.94309号 [11] Bai,J。;Feng,XC,用于图像去噪的分数阶各向异性扩散,IEEE Trans。图像处理。,16, 2492-2502 (2007) ·Zbl 1119.76377号 [12] Chan,RH;Lanza,A。;Morigi,S。;Sgallari,F.,使用分数阶正则化恢复纹理图像的自适应策略,Numer。数学。理论方法应用。,6, 276-296 (2013) ·Zbl 1289.68196号 [13] 库斯塔,E。;Kirane,M。;Malik,S.,使用广义分数时间积分的图像结构保持去噪,信号处理。,92, 553-563 (2012) [14] Hu,X.,Li,Y.:一种新的基于分数阶导数的图像去噪变分模型。摘自:2012年国际系统与信息学会议(ICSAI),第1820-1824页(2012) [15] Larnier,S.,Mecca,R.:图像重建的分数阶扩散。2012年IEEE声学、语音和信号处理国际会议,第1057-1060页(2012) [16] Pu,Y。;周,J。;Siarry,P.等人。;张,N。;Liu,Y.,分数阶偏微分方程:基于分数阶总变分和分数阶最速下降法的纹理图像多尺度去噪模型,Absr Appl Anal。(2013) ·Zbl 1381.35231号 ·doi:10.1155/2013/483791 [17] 徐,J。;X·冯。;Hao,Y.,使用对偶策略和分裂Bregman,多维图像去噪的耦合变分模型。系统。信号处理。,25, 83-94 (2014) ·Zbl 1296.94045号 [18] Zhang,J.,Chen,K.:非均匀边界条件下图像恢复的总分数阶变化模型及其数值解,计算机视觉和模式识别(2015)。arXiv:1509.04237.pdf [19] 张杰。;魏,Z。;Xiao,L.,图像去噪的自适应分数阶多尺度方法,数学杂志。成像视觉。,43, 39-49 (2011) ·Zbl 1255.68278号 [20] 张杰。;Wei,Z.,一类用于图像去噪的分数阶多尺度变分模型和交替投影算法,应用。数学。型号。,35, 2516-2528 (2011) ·Zbl 1217.94024号 [21] Wang,W.,Lu,P.:一种新的基于分数微分的图像去模糊方法。摘自:《音频、语言和图像处理》,第497-501页(2012年) [22] Tian,D.,Xue,D.,Chen,D.,Sun,S.:脑MR图像分割的分数阶调节CV模型。摘自:2013年中国控制与决策会议,第37-40页(2013) [23] Zhang,Y。;Pu,Y-F;胡,J-R;周,J-L,一类分数阶变分图像修复模型,应用。数学。信息科学。,6, 299-306 (2012) [24] Zhang,J.,Wei,Z.:分数变分模型和图像去噪算法。摘自:《第四届国际自然计算会议论文集》。,第5卷,第524-528页。IEEE,华盛顿(2008) [25] Glowinski,R.,Marrocco,A.:Sur L'近似,par elements finis d’ordre un,et la resolution,par penalisation duiate,shanke class de problems de Direchlet non-linearies。R.A.I.O.R2 9(R-2),41-76(1975)·Zbl 0368.65053号 [26] 加贝,D。;Mercier,B.,通过有限元近似解非线性变分问题的对偶算法,计算。数学。申请。,2, 17-40 (1976) ·Zbl 0352.65034号 [27] 吴,CL;Tai,XC,增强拉格朗日方法,对偶方法,ROF、矢量电视和高阶模型的分裂Bregman迭代,SIAM J.成像科学。,3, 300-339 (2010) ·Zbl 1206.90245号 [28] 吴,CL;张,JY;Tai,XC,非二次保真度全变差恢复的增广拉格朗日方法,逆问题。成像,5237-261(2010)·Zbl 1225.80013号 [29] Tai,X.C.,Wu,C.L.:ROF模型的增广拉格朗日方法、对偶方法和分裂Bregman迭代。摘自:《计算机视觉中的尺度空间和变分方法》,第二届国际会议,SSVM 2009,挪威沃斯,2009年6月1日至5日。诉讼程序。计算机科学5567课堂讲稿,第502-513页。斯普林格,海德堡(2009)·Zbl 1371.94362号 [30] 张,X。;汉堡,M。;Osher,S.,基于Bregman迭代的统一原对偶算法框架,J.Sci。计算。,46, 20-46 (2011) ·Zbl 1227.65052号 [31] Goldstein,T。;Osher,S.,l1-正则化问题的分裂Bregman方法,SIAM J.成像科学。,2, 323-343 (2009) ·Zbl 1177.65088号 [32] 邓,W。;Yin,W.,关于乘数的广义交替方向法的全局收敛性和线性收敛性,J.Sci。计算。,66, 889-916 (2016) ·Zbl 1379.65036号 [33] Eckstein,J.,Bertsekas,D.:关于最大单调算子的Douglas-Rackford分裂方法和邻近点算法,数学规划,第55卷。荷兰北部,阿姆斯特丹(1992年)·Zbl 0765.90073号 [34] 郭伟。;秦,J。;Yin,W.,一种新的细节-保留规则方案,SIAM J.成像科学。,7, 1309-1334 (2014) ·Zbl 1299.65130号 此参考列表基于出版商或数字数学图书馆提供的信息。其项与zbMATH标识符进行启发式匹配,可能包含数据转换错误。在某些情况下,zbMATH Open的数据对这些数据进行了补充/增强。这试图尽可能准确地反映原始论文中列出的参考文献,而不要求完整或完全匹配。