×

灰度/颜色/轮廓图像的抗混叠:通过基于PDE的模型的数值方法镜头查看。 (英语) Zbl 07504644号

摘要:在保存和传输图像的过程中进行下采样,通常会导致图像对象中出现锯齿状或阶梯状边缘,这些边缘应该平滑以看起来自然。应用模糊过滤器对图像进行抗锯齿处理似乎不合适,因为它会留下模糊效果,破坏边缘,使其无法区分。在[“减少图像中的混叠:基于PDE的扩散重温”中,Pattern Recognit.45,No.3,1180–1194(2012;doi:10.1016/j.patcog.2011.08.023)]D.邹A.霍雷提出了一种新的偏微分方程(PDE),在该方程中有效地对图像进行了抗锯齿处理。然而,由于该方程是严重非线性的,并且由于图像的大小而定义在一个较大的域中,因此求解该方程是一个具有挑战性的问题。本文提出了一种新的数值方法,该方法基于迭代算子分裂(IOS)技术和高斯径向基函数(RBF)方法的组合,以有效地求解该方程。该方法将问题转化为几个一维线性问题,并以较小的规模进行求解,以克服问题的大范围。时间维的离散采用Crank-Nicolson方法。在不同灰度、颜色和轮廓图像上测试了所提出的方法,以在数值结果部分从视觉和数值上说明所提出方法的有效性。

MSC公司:

65D18天 计算机图形、图像分析和计算几何的数值方面
65D12号 数值径向基函数近似
94A08型 信息与通信理论中的图像处理(压缩、重建等)
PDF格式BibTeX公司 XML格式引用
全文: 内政部

参考文献:

[1] Shannon,C.,《噪声中的通信》(《无线电工程师学会学报》,第37卷(1949年)),10-21
[2] 邹,D。;Horé,A.,《减少图像中的混叠:基于PDE的扩散重访》,模式识别。,45, 1180-1194 (2012)
[3] 佩罗纳,P。;Malik,J.,使用各向异性扩散的尺度空间和边缘检测,IEEE Trans。模式分析。机器。智力。,12, 7, 629-639 (1990)
[4] Janev,M。;Pilipović,S。;Atanacković,T。;Obradović,R。;Ralević,N.,图像去噪的完全分数各向异性扩散,数学。计算。型号。,54, 729-741 (2011) ·Zbl 1225.94003号
[5] Bai,J。;Feng,X.,图像去噪的分数阶各向异性扩散,IEEE Trans。图像处理。,16, 10, 2492-2502 (2007)
[6] Hajiaboli,M.R.,《用于图像噪声去除的各向异性四阶扩散滤波器》,《国际计算杂志》。视觉。,92, 177-191 (2009) ·Zbl 1235.94024号
[7] 辛格,P。;Shree,R。;Diwakar,M.,基于四阶非线性偏微分方程的图像去噪模型,计算。数学。申请。,76, 5, 1056-1074 (2018) ·兹比尔1435.94047
[8] 你,Y.L。;Kaveh,M.,消除噪声的四阶偏微分方程,IEEE Trans。图像处理。,9, 10, 1723-1730 (2000) ·Zbl 0962.94011号
[9] Wang,Y。;Ren,W。;Wang,H.,基于卷积虚拟电场的各向异性二阶和四阶扩散模型,用于图像去噪,计算。数学。申请。,66, 10, 1729-1742 (2013) ·Zbl 1344.94013号
[10] 邓,L。;朱,H。;杨,Z。;Li,Y.,用于图像去噪的基于Hessian矩阵的四阶各向异性扩散滤波器,Opt。激光技术。,110, 184-190 (2019)
[11] 哈利姆,A。;Kumar,B.V.R.,有效去噪的TV-L^2-H^1 PDE模型,计算。数学。申请。,80, 2176-2193 (2020) ·Zbl 1452.35072号
[12] 阿夫雷特。;哈德里,A。;拉赫里布,A。;Nachaoui,M.,图像去噪问题的高阶PDE约束优化,逆问题。科学。工程,1-43(2020)
[13] 姆巴基,Z。;塞迪克,H。;特比尼,S。;Braiek,E.B.,一种新的快速自适应扩散函数,用于自适应各向异性图像去噪和急剧保守边缘,计算。数学。申请。,74, 8, 1751-1768 (2017) ·Zbl 1436.94014号
[14] 特比尼,S。;姆巴基,Z。;塞迪克,H。;Braiek,E.B.,基于新的自适应各向异性扩散函数的快速高效图像恢复技术,Digit。信号处理。,48, 201-215 (2016)
[15] Wang,Y。;Yang,Y。;Chen,T.,用于多光谱图像去噪的谱空间自适应和良好平衡的基于流的各向异性扩散,J.Vis。Commun公司。图像表示。,43, 185-197 (2017)
[16] 香港拉夫桑贾尼。;Sedaaghi先生。;Saryazdi,S.,图像去噪的自适应扩散系数选择,数字。信号处理。,64, 71-82 (2017)
[17] 刘,G。;曾,X。;田,F。;李,Z。;Chaibou,K.,通过自适应窗口各向异性扩散减少斑点,信号处理。,89, 2233-2243 (2009) ·Zbl 1169.94315号
[18] 郭,Z。;Sun,J。;张,D。;Wu,B.,基于可变指数的自适应Perona-Malik模型用于图像去噪,IEEE Trans。图像处理。,21, 3, 958-967 (2012) ·Zbl 1372.94102号
[19] 曲柄,J。;Nicolson,P.,《热传导型偏微分方程解的数值计算实用方法》,Adv.Comput。数学。,6, 207-226 (1996) ·Zbl 0866.65054号
[20] Thomas,J.W.,《数值偏微分方程:有限差分方法》,第22卷(2013),Springer Science&商业媒体
[21] Reddy,J.N.,《有限元方法简介》,第4卷(2018),麦格劳-希尔教育
[22] 史密斯,I.M。;格里菲斯,D.V。;Margetts,L.,《有限元方法编程》,第5卷(2013年),Wiley
[23] Rao,S.,《工程中的有限元方法》,第6卷(2017),巴特沃斯·海尼曼
[24] Hjouji,A。;El-Mekkaoui,J。;Jourhmane,M.,图像处理中非线性扩散方程的混合有限元方法,模式识别。图像分析。,29, 296-308 (2019)
[25] Preußer,T。;Rumpf,M.,《用于大规模图像处理的自适应有限元方法》,J.Vis。Commun公司。图像表示。,11, 2, 183-195 (2000)
[26] 王,Z。;齐,F。;Zhou,F.,图像去噪的非连续有限元方法,(Campilho,A.;Kamel,M.S.,图像分析和识别,图像分析与识别,ICIAR 2006。图像分析和识别。图像分析与识别,ICIAR 2006,计算机科学讲义,第4141卷(2006),施普林格:施普林格柏林,海德堡),116-125
[27] Thomas,J.W.,《数值偏微分方程:有限差分方法》,第22卷(1995年),Springer-Verlag:Springer-Verlag纽约·Zbl 0831.65087号
[28] Smith,G.D.,《偏微分方程的数值解:有限差分方法》,第3卷(1986年),克拉伦登出版社
[29] Meerschaert,M.M。;谢夫勒,H.-P。;Tadjeran,C.,二维分数阶色散方程的有限差分方法,J.Compute。物理。,211, 1, 249-261 (2006) ·Zbl 1085.65080号
[30] Jain,A。;Jain,J.,图像处理中的偏微分方程和有限差分方法——第二部分:图像恢复,IEEE Trans。自动。控制,23,5,817-834(1978)
[31] Lysaker,M。;Osher,S。;Tai,X.C.,使用平滑法线和曲面拟合去除噪声,IEEE Trans。图像处理。,13, 10, 1345-1357 (2004) ·兹比尔1286.94022
[32] 韩,X。;Jian,Z.,基于偏微分方程的非线性图像增强算法,(IEEE第十届国际信号处理会议论文集(2010)),1114-1116
[33] 阿米,M.R.S。;Jamiai,I.,用于图像恢复的时间分数阶扩散-对流方程的有限差分和勒让德谱方法,离散Contin。动态。系统。,序列号。S、 11、1、103-117(2017)·Zbl 1422.65143号
[34] 洛杉矶Vese。;Osher,S.J.,图像处理中具有总变化最小化和振荡模式的纹理建模,科学杂志。计算。,19, 553-572 (2003) ·Zbl 1034.49039号
[35] Liu,G.R.,《无网格方法:超越有限元方法》(2002),CRC出版社
[36] 刘国荣。;Gu,Y.,《无网格方法及其编程导论》(2005),施普林格科学;商业媒体
[37] Atluri,S.N.,《域和BIE离散化的无网格方法(MLPG)》(2004),科技出版社·Zbl 1105.65107号
[38] Fasshauer,G.,《MATLAB的无网格近似方法》(2007),世界科学出版社:新加坡世界科学出版社·Zbl 1123.65001号
[39] Wendland,H.,《分散数据近似》(2010),剑桥大学出版社·Zbl 1185.65022号
[40] Kansa,E.J.,《多重二次曲面——一种应用于计算流体动力学I曲面近似和偏导数估计的离散数据近似方案》,《计算》。数学。申请。,19, 8-9, 127-145 (1990) ·Zbl 0692.76003号
[41] Lotfi,Y。;Parand,K。;拉舍迪,K。;Rad,J.A.,使用无网格方法对逆移动边界问题中温度分布的数值研究,工程计算。,37, 461-475 (2021)
[42] 哈吉奥洛,A。;Lotfi,Y。;Parand,K。;哈迪安,A.H。;拉舍迪,K。;Rad,J.A.,从脑肿瘤治疗建模中出现的反问题中的柯西数据恢复移动边界:(准)线性化思想与径向基函数(RBF)近似相结合,(计算机工程(2020))
[43] 马,L。;Wu,Z.,抛物型反问题的径向基函数方法,国际计算杂志。数学。,88, 2, 384-395 (2011) ·Zbl 1211.65122号
[44] Dehghan先生。;Tatari,M.,使用径向基函数方法确定一维抛物方程中的控制参数,数学。计算。型号。,44, 11-12, 1160-1168 (2006) ·Zbl 1137.65408号
[45] Wang,L。;王,Z。;Q、 Z.,利用配置和径向基函数进行逆波传播的无网格方法,计算。方法应用。机械。工程,322311-350(2017)·兹比尔1439.74492
[46] Parand,K。;Abbasbandy,S。;卡泽姆,S。;Rad,J.A.,径向基函数在求解一阶积分-常微分方程模型中的新应用,Commun。非线性科学。数字。模拟。,16, 11, 4250-4258 (2011) ·Zbl 1222.65150号
[47] Parand,K。;Rad,J.A.,基于径向基函数的配点法求解非线性Volterra-Fredholm-Hammerstein积分方程,应用。数学。计算。,218, 9, 5292-5309 (2012) ·Zbl 1244.65245号
[48] 阿萨里,P。;Asadi-Mehregan,F。;Dehghan,M.,《关于利用局部径向基函数法数值求解Fredholm积分方程》,国际计算杂志。数学。,96, 7, 1416-1443 (2019) ·Zbl 1499.65739号
[49] Alipanah,A。;Esmaeili,S.,使用高斯径向基函数数值求解二维Fredholm积分方程,J.Compute。申请。数学。,235, 18, 5342-5347 (2011) ·Zbl 1226.65105号
[50] 卡萨诺瓦,P.G。;痛风,C。;Zavaleta,J.,《对流扩散方程最优控制的径向基函数方法:数值研究》,《工程分析》。已绑定。标高。,108, 201-209 (2019) ·Zbl 1464.65203号
[51] 米利内贾德,H。;Inanc,T.,解决最优控制问题的RBF配置方法,机器人。自动。系统。,87, 219-225 (2017)
[52] Rad,J.A。;卡泽姆,S。;Parand,K.,《最优控制问题的径向基函数方法:数值研究》,J.Vib。控制,20,931394-1416(2013)·Zbl 1348.93117号
[53] Soradi-Zeid,S.,解决一类分数阶最优控制问题的有效径向基函数方法,计算。申请。数学。,39, 20 (2020) ·Zbl 1449.49029号
[54] 卡泽姆,S。;Rad,J.A。;Parand,K.,求解福克-普朗克方程的径向基函数方法,工程分析。已绑定。标高。,36, 2, 181-189 (2012) ·Zbl 1245.65135号
[55] 卡泽姆,S。;Rad,J.A.,解决具有Neumann边界条件的非局部边值问题的径向基函数方法,应用。数学。型号。,36, 6, 2360-2369 (2012) ·Zbl 1246.65229号
[56] Parand,K。;Hemami,M.,基于紧支撑径向基函数的无网格配置法对天体物理方程的数值研究,国际期刊应用。计算。数学。,3, 1053-1075 (2016) ·Zbl 1397.85003号
[57] Dehghan,M。;Shokri,A.,《使用径向基函数数值求解具有积分条件的一维波动方程的无网格方法》,Int.J.Appl。计算。数学。,52, 461 (2009) ·Zbl 1178.65120号
[58] Larsson,E。;Fornberg,B.,基于径向基函数的椭圆偏微分方程解方法的数值研究,计算。数学。申请。,46, 5-6, 891-902 (2003) ·Zbl 1049.65136号
[59] 福恩伯格,B。;Larsson,E。;Flyer,N.,高斯径向基函数的稳定计算,SIAM J.Sci。计算。,33, 2, 869-892 (2011) ·Zbl 1227.65018号
[60] Flyer,北卡罗来纳州。;Wright,G.B.,《使用径向基函数的球面上的传输方案》,J.Compute。物理。,226, 1059-1084 (2007) ·Zbl 1124.65097号
[61] Rad,J.A。;胡克,J。;Larsson,E。;Sydow,L.,《使用高斯径向基函数的期权远期确定性定价》,J.Compute。科学。,24, 209-217 (2018)
[62] Rippa,S.,《径向基函数插值中为参数c选择良好值的算法》,高级计算。数学。,11, 193-210 (1999) ·Zbl 0943.65017号
[63] 卡姆拉尼安,M。;Dehghan先生。;Tatari,M.,基于无网格方法和区域分解技术的图像去噪方法,《工程分析》。已绑定。标高。,39, 101-110 (2014) ·Zbl 1297.65113号
[64] 巴莱斯特拉,L.V。;Pacelli,G.,《用两个随机因素定价欧美期权:高效的径向基函数方法》,J.Econ。动态。控制,37,6,1142-1167(2013)·兹比尔1402.91887
[65] Dehghan,M。;Abbaszadeh,M.,空间分裂思想结合局部径向基函数无网格方法模拟守恒定律方程,Alex。《工程师杂志》,57,2,1137-1156(2018)
[66] 赫马米,M。;Parand,K。;Rad,J.A.,反应扩散神经动力学模型及其同步/去同步的数值模拟:在癫痫发作中的应用,计算机。数学。申请。,78, 11, 3644-3677 (2019) ·Zbl 1443.92048号
[67] Moayeri,M.M。;Hadian-RSANAN,A.H。;拉蒂菲,S。;Parand,K。;Rad,J.A.,通过神经元同步来模拟大脑神经元以控制癫痫活动的有效空间分割方法,(计算机工程(2020))
[68] Geiser,J.,非线性微分方程的迭代算子分裂方法及其应用,数值。方法部分差异。Equ.、。,27, 5, 1026-1054 (2011) ·Zbl 1233.65055号
[69] Kim,Y。;帕克,J。;Kim,J。;Choi,B。;Paik,J.,使用自适应平面间残差预测的高效RGB视频编码,(IEEE国际消费电子会议(2008)),1-2
[70] 王,Z。;博维克,A.C。;谢赫,H.R。;Simoncelli,E.P.,《图像质量评估:从错误可见性到结构相似性》,IEEE Trans。图像处理。,13, 4, 600-612 (2004)
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。