×

基于图像特征的各向异性四阶扩散方程模型用于图像去噪。 (英语) Zbl 1495.35097号

摘要:图像去噪一直是一项具有挑战性的任务。为了完成这项任务,最有效的方法之一是基于变分PDE。受LLT模型的启发,我们首先通过添加一个加权函数提出了一个新的自适应LLT模型,然后我们基于新函数提出一类四阶扩散方程。由于具有自适应功能,新函数在边缘保持方面优于LLT模型和其他四阶模型。在推广新泛函的欧拉-拉格朗日方程的同时,我们讨论了一种新的用于图像去噪的四阶扩散框架。与其他四阶扩散模型不同,新的扩散系数依赖于一阶导数和二阶导数,这两种导数可以分别保持边缘和平滑图像。关于数值实现,我们首先为该模型设计了一个显式方案。然而,四阶扩散方程需要严格的稳定性条件,并且需要大量迭代。因此,我们将快速显式扩散算法(FED)应用于显式格式,以减少所提方法的时间消耗。此外,在数值实现中采用了加性算子分裂(AOS)格式,这是我们所有算法中效率最高的一种。最后,与其他模型相比,新模型显示出优越的效率和效果。

MSC公司:

35公里 高阶抛物型方程的初边值问题
35K59型 拟线性抛物型方程
68单位10 图像处理的计算方法
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] A.贝尔托齐;J.Greer,《低曲率图像简化器:光滑解的全局正则性和拉普拉斯极限方案》,Commun。采购。申请。数学。,57, 764-790 (2004) ·Zbl 1058.35083号 ·doi:10.1002/cpa.20019
[2] A.贝尔托齐;J.Greer;S.Osher;K.Vixie,用于图像处理的基于电视的PDE的非线性正则化,Contemp。数学,371,29-40(2005)·Zbl 1134.35315号 ·doi:10.1090/conm/371/06846
[3] C.布里托·洛伊萨;陈凯,高阶去噪的多重网格算法,SIAM J.Imaging Sci。,3, 363-389 (2010) ·Zbl 1205.68474号 ·doi:10.1137/080737903
[4] D.卡尔维蒂;L.Reichel,基于Leja点的自适应Richardson迭代,J.Compute。申请。数学。,71, 267-286 (1996) ·Zbl 0863.65012号 ·doi:10.1016/0377-0427(96)87162-7
[5] F.Catté;P.-L.狮子;J.-M.莫雷尔;T.Coll,图像选择性平滑和非线性扩散边缘检测,SIAM J.Numer。分析。,29, 182-193 (1992) ·Zbl 0746.65091号 ·doi:10.1137/0729012
[6] T.Chan;A.马尔基纳;P.Mulet,基于高阶全变差的图像恢复,SIAM J.Sci。计算。,22, 503-516 (2000) ·Zbl 0968.68175号 ·doi:10.1137/S1064827598344169
[7] P.Chen和Y.Wang,图像修复的四阶偏微分方程,In2008年国际音频、语言和图像处理会议,(2008),1713-1717。
[8] P.Chen;Y.Wang,一种新的图像修复四阶方程模型,2009年第六届模糊系统与知识发现国际会议,5,320-324(2009)·doi:10.1109/FSKD.2009.201
[9] K.Dabov;A.Foi;V.Katkovnik;K.Egiazarian,稀疏三维变换域协同滤波图像去噪,IEEE Trans。图像处理。,16, 2080-2095 (2007) ·doi:10.1109/TIP.2007.901238
[10] S.Durand;J.Fadili;M.Nikolova,使用L1保真度去除帧系数的乘法噪声,J.Math。成像视觉,36201-226(2010)·Zbl 1523.94007号 ·doi:10.1007/s10851-009-0180-z
[11] S.Grewenig;J.Weickert;A.Bruhn,从盒滤波到快速显式扩散,模式识别。,6376, 533-542 (2010) ·doi:10.1007/978-3-642-15986-2_54
[12] M.R.Hajiaboli,一种用于噪声去除的自治混合模型,太平洋-里姆图像和视频技术研讨会,5414295-305(2009)·doi:10.1007/978-3-540-92957-4_26
[13] M.R.Hajiaboli,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 (2011) ·Zbl 1235.94024号 ·doi:10.1007/s11263-010-0330-1
[14] S.Kim;H.Lim,有效图像去噪的四阶偏微分方程,电子。J.差异。埃克。Conf.,17,107-121(2009)·Zbl 1173.35536号
[15] D.P.Kingma和J.Ba,Adam:随机优化方法,arXiv预印本,arXiv:1412.6980。
[16] F.Li;C.沈;J.Fan;沈川,结合全变分滤波器和四阶滤波器的图像复原,J.Vis。Commun公司。图像表示。,18322-330(2007年)·doi:10.1016/j.jvcir.2007.04.005
[17] 李鹏;李圣杰;Z.-A.姚明;Z.-J.Zhang,图像修复的两个各向异性四阶偏微分方程,IET图像处理。,7, 260-269 (2013) ·doi:10.1049/iet-ipr.2012.0592
[18] 李鹏飞;邹毅;姚振中,图像缩放的四阶各向异性扩散方程,图像与图形学报,18,1261-1269(2013)
[19] S.Li;X.Yang,基于自适应四阶偏微分方程的新型图像修复算法,IET图像处理。,11, 870-879 (2017) ·doi:10.1049/iet-ipr.2016.0898
[20] F.刘;J.Liu,基于扩散张量的各向异性扩散图像去噪,《视觉传达与图像表征杂志》,23,516-521(2012)·doi:10.1016/j.jvcir.2012.01.012
[21] 十、刘;黄立中;郭振华,自适应四阶偏微分方程滤波器在图像去噪中的应用,应用。数学。莱特。,24, 1282-1288 (2011) ·Zbl 1218.35006号 ·doi:10.1016/j.aml.2011.01.028
[22] X.Y.Liu;C.-H.Lai;K.A.Pericleous,采用自适应松弛方法的四阶偏微分方程去噪模型,国际计算杂志。数学。,92, 608-622 (2015) ·兹比尔1317.65138 ·doi:10.1080/00207160.2014.904854
[23] B.Lu和Q.Liu,基于表面的四阶偏微分方程图像恢复,In视觉通信和图像处理2010国际光学与光子学学会,7744(2010),774424。
[24] T.Lu;P.Neitaanmaki;X.C.Tai,偏微分方程的并行分裂方法及其在Navier-Stokes方程中的应用,数学。分析。编号。,26, 673-708 (1992) ·Zbl 0756.65129号 ·doi:10.1051平方米/1992260606731
[25] M.Lysaker;A.伦德沃德;X.-C.Tai,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。图像处理。,12, 1579-1590 (2003) ·Zbl 1286.94020号 ·doi:10.1109/TIP.2003.819229
[26] M.Lysaker;S.奥舍;X.-C.Tai,使用平滑法线和曲面拟合去除噪声,IEEE Trans。图像处理。,13, 1345-1357 (2004) ·Zbl 1286.94022号 ·doi:10.1109/TIP.2004.834662
[27] M.Lysaker;X.-C.Tai,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 (2006) ·Zbl 1286.94021号 ·doi:10.1007/s11263-005-3219-7
[28] D.马丁;C.家禽;D.塔尔;J.Malik,人类分割自然图像数据库及其在评估分割算法和测量生态统计中的应用,第八届IEEE国际计算机视觉会议论文集,2416-423(2001)·doi:10.1109/ICCV.2001.937655
[29] V.Murali和P.Sudeep,使用DnCNN进行图像去噪:探索性研究,In通信系统和网络的进展施普林格,656(2020),847-859。
[30] K.帕帕菲索罗斯;C.-B.Schönlieb,图像重建的一阶和二阶变分组合方法,J.Math。成像视觉,48,308-338(2014)·Zbl 1362.94009号 ·doi:10.1007/s10851-013-0445-4
[31] Y.Pathak,K.Arya和S.Tiwari,基于四阶偏微分方程的低剂量CT图像各向异性扩散模型,现代物理学。莱特。B类,32(2018),1850300,26页。
[32] 佩罗纳;J.Malik,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, 629-639 (1990) ·doi:10.1109/34.56205
[33] L.I.鲁丁;S.奥舍;E.Fatemi,基于非线性总变差的噪声去除算法,Phys。D、 60、259-268(1992)·Zbl 0780.49028号 ·doi:10.1016/0167-2789(92)90242-F
[34] 石家卫;D.张;郭总;吴斌,用于彩色图像压缩的具有内部退化的线性反应扩散系统,SIAM J.成像科学。,11, 442-472 (2018) ·兹比尔1401.94022 ·doi:10.1137/17M1137991
[35] R.S.Varga,矩阵迭代分析第27卷,Springer-Verlag,柏林,2000年·Zbl 0998.65505号
[36] Z.Wang;A.博维克;谢赫;E.Simoncelli,《图像质量评估:从错误可见性到结构相似性》,IEEE Trans。图像处理。,13600-612(2004年)·doi:10.1109/TIP.2003.819861
[37] J.Weickert,《非线性扩散在图像处理和计算机视觉中的应用》,《数学学报》。科曼尼亚大学。,70, 33-50 (2001) ·Zbl 0988.35070号
[38] J.Weickert;B.罗曼尼;M.Viergever,非线性扩散滤波的高效可靠方案,IEEE Trans。图像处理。,7, 398-410 (1998) ·数字对象标识代码:10.1109/83.661190
[39] J.Weickert;S.Grewenig;C.施罗德;A.Bruhn,基于PDE的图像分析的循环方案,国际计算机杂志。视觉。,118, 275-299 (2016) ·Zbl 1398.68600号 ·doi:10.1007/s11263-015-0874-1
[40] 姚西;郭总;J.Sun;B.吴;H.Gao,基于自适应各向异性分数扩散方程的纹理图像的乘性噪声去除,SIAM J.Imaging Sci。,839-873年12月(2019年)·兹比尔1524.94037 ·doi:10.1137/18M1187192
[41] Y.-L.You;M.Kaveh,消除噪声的四阶偏微分方程,IEEE Trans。图像处理。,9, 1723-1730 (2000) ·Zbl 0962.94011号 ·doi:10.1109/83.869184
[42] 曾文华,卢晓霞,谭晓霞,一类用于图像恢复的四阶电报扩散方程,J.应用。数学。,2011年(2011年),第240370条,第20页·Zbl 1223.94006号
[43] 张凯;W.Zuo;Y.Chen;D.孟;L.Zhang,超越高斯去噪器:用于图像去噪的深度CNN残差学习,IEEE Trans。图像处理。,26, 3142-3155 (2017) ·Zbl 1409.94754号 ·doi:10.1109/TIP.2017.2662206
[44] Z.Zhou;郭总;G.Dong;J.Sun;D.张;B.Wu,基于灰度指示器的双重退化扩散模型,用于乘性噪声去除,IEEE Trans。图像处理。,24, 249-260 (2015) ·Zbl 1408.94848号 ·doi:10.1109/TIP.2014.2376185
[45] 朱伟;陈振聪,利用图像表面平均曲率进行图像去噪,SIAM J.Imaging Sci。,5, 1-32 (2012) ·Zbl 1258.94021号 ·数字对象标识代码:10.1137/10822268
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。