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图像恢复中非Lipschitz优化的迭代支持收缩算法。 (英语) Zbl 1487.94034号

摘要:我们考虑了一类非Lipschitz正则化问题,其中包括作为特例的(mathrm{TV}^p)模型。得到了非Lipschitz正则化的下界理论,这启发我们提出了一种保证图像梯度支持集非泛化的算法。该算法经过近似线性化后,易于实现。可以利用图像处理中的一些标准技术,如快速傅里叶变换。此外,还建立了全局收敛性。此外,我们证明了该算法恢复的图像具有边缘保持特性。数值算例表明了算法的良好性能和理论的合理性。

MSC公司:

94A08型 信息与通信理论中的图像处理(压缩、重建等)
90 C90 数学规划的应用
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全文: 内政部

参考文献:

[1] Attouch,H.,Bolt,J.:关于涉及分析特征的非光滑函数的近似算法的收敛性。数学。程序。116(1), 5-16 (2009) ·Zbl 1165.90018号 ·doi:10.1007/s10107-007-0133-5
[2] Attouch,H.,Bolt,J.,Redont,P.,Soubeyran,A.:非凸问题的近似交替最小化和投影方法:基于kurdyka-łojasiewicz不等式的方法。数学。操作。第35(2)号决议,438-457(2010年)·Zbl 1214.65036号 ·doi:10.1287/门.1100.0449
[3] Attouch,H.,Bolt,J.,Svaiter,B.F.:半代数和驯化问题下降方法的收敛性:近似算法,前向-后向分裂和正则高斯-侧面方法。数学。程序。137(1-2), 91-129 (2013) ·Zbl 1260.49048号 ·doi:10.1007/s10107-011-0484-9
[4] Beck,A.,Teboulle,M.:线性反问题的快速迭代收缩阈值算法。SIAM J.成像科学。2(1), 183-202 (2009) ·Zbl 1175.94009号 ·doi:10.1137/080716542
[5] Bian,W.,Chen,X.:用于图像恢复的线性约束非lipschitz优化。SIAM J.成像科学。8(4), 2294-2322 (2015) ·Zbl 1327.90299号 ·数字对象标识代码:10.1137/140985639
[6] Blumensath,T.,Davies,M.E.:压缩感知的迭代硬阈值。申请。计算。哈蒙。分析。27(3), 265-274 (2009) ·Zbl 1174.94008号 ·doi:10.1016/j.acha.2009.04.002
[7] Bolt,J.,Danilidis,A.,Lewis,A.:非光滑子分析函数的łojasiewicz不等式及其在次梯度动力系统中的应用。SIAM J.Optim公司。17(4), 1205-1223 (2007) ·Zbl 1129.26012号 ·doi:10.1137/050644641
[8] Bolt,J.,Danilidis,A.,Lewis,A.,Shiota,M.:分层函数的Clarke次梯度。SIAM J.Optim公司。18(2), 556-572 (2007) ·Zbl 1142.49006号 ·doi:10.1137/060670080
[9] Bolt,J.,Sabach,S.,Teboulle,M.:非凸和非光滑问题的近似交替线性化最小化。数学。程序。146(1-2), 459-494 (2014) ·兹比尔1297.90125 ·doi:10.1007/s10107-013-0701-9
[10] Bondy,J.,Murty,U.:图论(数学研究生课程)。施普林格,纽约(2008)·兹比尔1134.05001
[11] Candès,E.J.、Romberg,J.、Tao,T.:稳健的不确定性原理:从高度不完整的频率信息中精确重建信号。IEEE传输。《信息论》52(2),489-509(2006)·Zbl 1231.94017号 ·doi:10.1109/TIT.2005.862083
[12] Candes,E.J.,Wakin,M.B.,Boyd,S.P.:通过重加权增强稀疏性1最小化。J.傅里叶分析。申请。14(5), 877-905 (2008) ·Zbl 1176.94014号 ·doi:10.1007/s00041-008-9045-x
[13] Chartrand,R.:通过非凸最小化精确重建稀疏信号。IEEE信号处理。莱特。14(10), 707-710 (2007) ·doi:10.1109/LSP.2007.898300
[14] Chartrand,R.,Staneva,V.:受限等距特性和非凸压缩传感。反向探测。24(3), 035020 (2008) ·Zbl 1143.94004号 ·doi:10.1088/0266-5611/24/3/035020
[15] Chartrand,R.,Yin,W.:压缩传感的迭代重加权算法。摘自:IEEE声学、语音和信号处理国际会议,2008年。ICASSP 2008,第3869-3872页。IEEE(2008)
[16] Chen,S.S.,Donoho,D.L.,Saunders,M.A.:通过基追踪进行原子分解。SIAM版本43(1),129-159(2001)·Zbl 0979.94010号 ·doi:10.1137/S003614450037906X
[17] Chen,X.:非光滑、非凸最小化的平滑方法。数学。程序。134, 71-99 (2012) ·Zbl 1266.90145号 ·doi:10.1007/s10107-012-0569-0
[18] Chen,X.,Ng,M.K.,Zhang,C.:用于图像恢复的非lipschitz正则化和框约束模型。IEEE传输。图像处理。21(12), 4709-4721 (2012) ·Zbl 1373.94080号 ·doi:10.1109/TIP.2012.2214051
[19] Chen,X.,Niu,L.,Yuan,Y.:非线性优化的最优性条件和光滑信赖域牛顿法。SIAM J.Optim公司。23(3), 1528-1552 (2013) ·Zbl 1291.90238号 ·doi:10.1137/120871390
[20] Chen,X.,Xu,F.,Ye,Y.:\[\ell_2-\ell_p\]解中非零项的下界理论2-p最小化。SIAM J.科学。计算。32(5), 2832-2852 (2010) ·Zbl 1242.90174号 ·doi:10.1137/090761471
[21] Chen,X.,Zhou,W.:使用非光滑非凸最小化平滑非线性共轭梯度法进行图像恢复。SIAM J.成像科学。3(4), 765-790 (2010) ·Zbl 1200.65031号 ·数字对象标识代码:10.1137/080740167
[22] Chen,X.,Zhou,W.:重加权的收敛性\[\ell_1\]\[\ell_2-\ell_p\]的1最小化算法2-p最小化。计算。最佳方案。申请。59(1-2), 47-61 (2014) ·Zbl 1326.90062号 ·doi:10.1007/s10589-013-9553-8
[23] Daubechies,I.、DeVore,R.、Fornasier,M.、Güntürk,C.S.:稀疏恢复的迭代加权最小二乘最小化。Commun公司。纯应用程序。数学。63(1), 1-38 (2010) ·Zbl 1202.65046号 ·doi:10.1002/cpa.20303
[24] Donoho,D.L.:对于大多数大型欠定线性方程组,最小值\[\ell_1\]1-范数解也是最稀疏解。Commun公司。纯应用程序。数学。59(6), 797-829 (2006) ·Zbl 1113.15004号 ·doi:10.1002/cpa.20132年
[25] Foucart,S.,Lai,M.-J.:通过\[\ell_q\]求欠定线性系统的最稀疏解\[0<q<10\]<q<1的q最小值。申请。计算。哈蒙。分析。26(3), 395-407 (2009) ·Zbl 1171.90014号 ·doi:10.1016/j.acha.2008.09.001
[26] Gribonval,R.,Nielsen,M.:基础联合中的稀疏表示。IEEE传输。《信息论》49(12),3320-3325(2003)·Zbl 1286.94032号 ·doi:10.1109/TIT.2003.8200031
[27] Hintermüller,M.,Wu,T.:图像恢复中的非凸tv-q模型:分析和基于信任区域正则化的超线性收敛解算器。SIAM J.成像科学。6(3), 1385-1415 (2013) ·兹比尔1281.65033 ·数字对象标识代码:10.1137/10854746
[28] Kurdyka,K.:关于可在o-极小结构中定义的函数的梯度。《傅里叶学会年鉴》48,769-784(1998)·兹比尔0934.32009 ·doi:10.5802/aif.1638
[29] Lai,M.-J.,Wang,J.:无约束欠定线性系统稀疏解的q极小化。SIAM J.Optim公司。21(1), 82-101 (2011) ·Zbl 1220.65051号 ·数字对象标识代码:10.1137/090775397
[30] Lai,M.-J.,Xu,Y.,Yin,W.:无约束光滑的改进迭代加权最小二乘法\[\ell_q\]q最小化。SIAM J.数字。分析。51(2), 927-957 (2013) ·Zbl 1268.49038号 ·数字对象标识代码:10.1137/10840364
[31] Lanza,A.,Morigi,S.,Sgallari,F.:约束tv\[_p-\ell_2\]p-2模型用于图像恢复。科学杂志。计算。68(1), 64-91 (2016) ·Zbl 1344.65025号 ·doi:10.1007/s10915-015-0129-x
[32] Li,G.,Pong,T.K.:非凸组合优化分裂方法的全局收敛性。SIAM J.Optim公司。25(4), 2434-2460 (2015) ·Zbl 1330.90087号 ·doi:10.1137/140998135
[33] Łojasiewicz,S.:Une propriété拓扑des sous-ensemples analytiques réels。《部分河流方程》117、87-89(1963)·Zbl 0234.57007号
[34] Lu,Z.:\[\ell_p\]的迭代重加权最小化方法p正则无约束非线性规划。数学。程序。147(1-2), 277-307 (2014) ·Zbl 1308.90170号 ·doi:10.1007/s10107-013-0722-4
[35] Natarajan,B.K.:线性系统的稀疏近似解。SIAM J.计算。24(2), 227-234 (1995) ·Zbl 0827.68054号 ·doi:10.137/S0097539792240406
[36] Ng,M.K.,Chan,R.H.,Tang,W.C.:具有neumann边界条件的去模糊模型的快速算法。SIAM J.科学。计算。21(3), 851-866 (1999) ·Zbl 0951.65038号 ·doi:10.137/S1064827598341384
[37] Nikolova,M.:通过最小化非凸正则最小二乘法分析图像和信号中的边缘恢复。多尺度模型。模拟。4(3), 960-991 (2005) ·Zbl 1091.94007号 ·doi:10.1137/040619582
[38] Nikolova,M.,Ng,M.K.,Tam,C.-P.:图像恢复和重建的快速非凸非光滑最小化方法。IEEE传输。图像处理。19(12), 3073-3088 (2010) ·Zbl 1371.94277号 ·doi:10.1109/TIP.2010.2052275
[39] Nikolova,M.,Ng,M.K.,Zhang,S.,Ching,W.-K.:使用非光滑非凸最小化高效重建分段常量图像。SIAM J.成像科学。1(1), 2-25 (2008) ·Zbl 1207.94017号 ·doi:10.1137/070692285
[40] Ochs,P.,Dosovitskiy,A.,Brox,T.,Pock,T.:关于计算机视觉中非光滑非凸优化的迭代重加权算法。SIAM J.成像科学。8(1), 331-372 (2015) ·Zbl 1326.65078号 ·数字对象标识代码:10.1137/140971518
[41] Rockafellar,R.T.,Wets,R.J.-B.:变分分析,第317卷。柏林施普林格出版社(2009)·Zbl 0888.49001号
[42] Rudin,L.I.,Osher,S.,Fatemi,E.:基于非线性总变差的噪声去除算法。《物理学D》60(1-4),259-268(1992)·Zbl 0780.49028号 ·doi:10.1016/0167-2789(92)90242-F
[43] Sidky,E.Y.,Chartrand,R.,Boone,J.M.,Pan,X.:用于增强梯度稀疏性利用的约束t\[p\]pv最小化:在ct图像重建中的应用。IEEE J.传输。Eng.Health Med.2(6),1-18(2014)·doi:10.1109/JTEHM.2014.2300862
[44] Storath,M.、Weinmann,A.、Frikel,J.、Unser,M.:使用potts模型进行联合图像重建和分割。反向探测。31(2), 025003 (2015) ·Zbl 1342.94029号 ·doi:10.1088/0266-5611/31/2/025003
[45] Sun,Q.:通过\[\ell_Q\]恢复稀疏信号q最小化。申请。计算。哈蒙。分析。32(3), 329-341 (2012) ·Zbl 1266.94017号 ·doi:10.1016/j.acha.2011.07.001
[46] Van den Dries,L.,Miller,C.等人:几何范畴和o-极小结构。杜克大学数学。J.84(2),497-540(1996)·Zbl 0889.03025号 ·doi:10.1215/S0012-7094-96-08416-1
[47] Wang,Y.,Yang,J.,Yin,W.,Zhang,Y.:全变分图像重建的一种新的交替最小化算法。SIAM J.成像科学。1(3), 248-272 (2008) ·Zbl 1187.68665号 ·doi:10.1137/080724265
[48] Wu,C.,Tai,X.C.:rof、矢量tv和高阶模型的增广拉格朗日方法、对偶方法和分裂bregman迭代。SIAM J.成像科学。3(3), 300-339 (2010) ·Zbl 1206.90245号 ·doi:10.1137/090767558
[49] Xu,Z.,Chang,X.,Xu,F.,Zhang,\[H.:l_{1/2}\]l1/2正则化:阈值表示理论和快速求解器。IEEE传输。神经网络。学习。系统。23(7), 1013-1027 (2012) ·doi:10.1109/TNNLS.2012.2197412
[50] Zeng,C.,Wu,C.:图像恢复中非凸非光滑正则化的边缘恢复特性。SIAM J.数字。分析。56(2), 1168-1182 (2018) ·Zbl 1391.49050号 ·doi:10.1137/17M1123687
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