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基于先验驱动深度神经网络的泊松去噪变分模型
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作者 李倩 魏伟波 +3 位作者 杨光宇 宋金涛 孙璐 潘振宽 《计算机工程》 CAS CSCD 北大核心 2024年第2期273-280,共8页
泊松去噪是一个典型的病态逆问题,其变分模型需要反复迭代和调节参数且计算效率低下,而纯深度学习模型往往依据经验设计网络且可解释性差。针对以上问题,在泊松噪声去噪变分模型的交替方向乘子法展开的基础上,设计端到端深度卷积神经网... 泊松去噪是一个典型的病态逆问题,其变分模型需要反复迭代和调节参数且计算效率低下,而纯深度学习模型往往依据经验设计网络且可解释性差。针对以上问题,在泊松噪声去噪变分模型的交替方向乘子法展开的基础上,设计端到端深度卷积神经网络,结合泊松噪声分布统计量与Bayesian最大后验概率估计推导出改进的泊松去噪变分模型。为了求解泊松去噪能量函数极值问题,采用交替方向乘子法,引入辅助变量、拉格朗日乘子和惩罚参数,将该问题分解为高斯去噪和图像重建两类交替优化子问题,先采用先验驱动的深度卷积神经网络实现高斯去噪,再通过解析迭代求解完成图像重建。实验结果表明,与基于非线性主成分分析、VST+BM3D、I+VST+BM3D和TRDPD的泊松去噪模型相比,改进模型在Set12数据集上的峰值信噪比均值分别提高2.73、0.87、0.57和0.50 dB,结构相似性均值分别提高0.148、0.046、0.020和0.047,在彩色图像及正电子发射断层扫描与计算机断层扫描图像上也明显提升了泊松去噪效果。上述实验结果证明了改进模型不仅有效去除了泊松噪声,而且避免了泊松去噪过程中产生的伪影和散斑等问题。 展开更多
关键词 泊松去噪 卷积神经网络 去噪先验 变分模型 交替方向乘子法
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基于变分模型的动态最优潮流新算法 被引量:10
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作者 孙英云 何光宇 +2 位作者 梅生伟 王伟 张王俊 《电力系统自动化》 EI CSCD 北大核心 2007年第17期16-20,共5页
为解决传统动态最优潮流(DOPF)算法中计算速度和计算精度之间的矛盾,建立了电力系统DOPF的变分模型,推导了该变分模型的最优性条件。在此基础上提出了一种基于Radau配置法的DOPF求解新算法。该算法具有计算量小、计算精度高等特点。对... 为解决传统动态最优潮流(DOPF)算法中计算速度和计算精度之间的矛盾,建立了电力系统DOPF的变分模型,推导了该变分模型的最优性条件。在此基础上提出了一种基于Radau配置法的DOPF求解新算法。该算法具有计算量小、计算精度高等特点。对某实际系统的分析结果表明算法能够满足在线运行的需求。 展开更多
关键词 动态最优潮流 变分模型 最优性条件 Radau配置法
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基于分组字典与变分模型的图像去噪算法 被引量:7
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作者 陶永鹏 景雨 顼聪 《计算机应用》 CSCD 北大核心 2019年第2期551-555,共5页
针对加性高斯噪声去除问题,在现有传统的K均值奇异值分解(K-SVD)字典学习算法的基础上,提出一种将字典学习与变分模型相融合的改进算法。首先,根据图像的几何和光度信息将图像进行聚类分组,再将图像组按照边缘和纹理类别进行分类,根据... 针对加性高斯噪声去除问题,在现有传统的K均值奇异值分解(K-SVD)字典学习算法的基础上,提出一种将字典学习与变分模型相融合的改进算法。首先,根据图像的几何和光度信息将图像进行聚类分组,再将图像组按照边缘和纹理类别进行分类,根据噪声水平和图像组类别训练一个自适应字典;其次,将通过所学字典得到的稀疏表示先验与图像本身的非局部相似先验进行融合来构建变分模型;最后,通过求解变分模型得到去噪后图像。实验结果表明,与同类去噪算法相比,当噪声比率较高时,所提算法可以解决前期算法准确性较差、纹理丢失较为严重、产生视觉伪影等问题,在视觉效果上要更为理想;同时该算法结构相似性指数有明显提高,峰值信噪比(PSNR)的值更是平均提高了10%以上。 展开更多
关键词 自适应字典学习 图像去噪 稀疏表示 变分模型 非局部相似
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隐式开曲面上多相图像分割的变分模型及算法 被引量:4
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作者 魏伟波 潘振宽 +1 位作者 崔桂丽 端金鸣 《仪器仪表学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2013年第6期1359-1366,共8页
提出了一种隐式开曲面上多相图像分割的变分模型并设计了相应的对偶方法和Split Bregman算法。任意拓扑结构的开曲面用符号距离函数的零水平集与二值标记函数的交集表达,曲面上的多区域划分用n-1个二值标记函数划分n个区域的方案,借助... 提出了一种隐式开曲面上多相图像分割的变分模型并设计了相应的对偶方法和Split Bregman算法。任意拓扑结构的开曲面用符号距离函数的零水平集与二值标记函数的交集表达,曲面上的多区域划分用n-1个二值标记函数划分n个区域的方案,借助内蕴梯度、内蕴散度等概念建立了隐式开曲面上多相图像分割的变分模型。在对标记函数交替优化的过程中,通过凸松弛技术将离散标记函数松弛为有界连续函数,从而将原优化问题转化为对不同标记函数的凸优化问题。通过引进对偶变量设计了对标记函数优化的对偶方法,并通过引进辅助变量和Bregman迭代参数设计了对标记函数优化的Split Bregman算法。通过多个数值实验对所提出的模型和算法的正确性及计算效率进行了验证。 展开更多
关键词 多相图像 变分模型 隐式开曲面 对偶算法 SPLIT Bregman算法
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基于梯度场整体变分模型的无缝图像处理方法 被引量:9
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作者 葛仕明 程义民 +1 位作者 曾丹 李杰 《中国科学院研究生院学报》 CAS CSCD 2006年第5期665-670,共6页
提出了一种在梯度域中进行无缝图像处理的方法.在一般的整体变分模型中引入待处理区域的梯度场,得到一个扩展的整体变分模型,称为梯度场整体变分(gradient field totalvariation,GFTV)模型.无缝处理通过最小化模型函数来实现.基于GFTV... 提出了一种在梯度域中进行无缝图像处理的方法.在一般的整体变分模型中引入待处理区域的梯度场,得到一个扩展的整体变分模型,称为梯度场整体变分(gradient field totalvariation,GFTV)模型.无缝处理通过最小化模型函数来实现.基于GFTV模型的方法可应用于以下无缝图像处理:在图像中无缝地插入新的目标;无缝地修改图像中某个区域的纹理、光照等外观;图像的无缝拼接等. 展开更多
关键词 无缝图像处理 整体变分模型 梯度场 图像拼接
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基于变分模型的阵列三维SAR最优DEM重建方法 被引量:4
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作者 师君 张晓玲 +2 位作者 韦顺军 向高 杨建宇 《雷达学报(中英文)》 CSCD 2015年第1期20-28,共9页
由于具备了下视3维成像能力,阵列3维SAR在地形测绘、灾害监测等领域具有广泛的应用前景。但是,载机平台尺寸的限制使得其阵列方向分辨率远远低于距离向和航迹向,严重制约了阵列3维SAR系统整体性能的提升。目前研究主要针对3维SAR图像的&... 由于具备了下视3维成像能力,阵列3维SAR在地形测绘、灾害监测等领域具有广泛的应用前景。但是,载机平台尺寸的限制使得其阵列方向分辨率远远低于距离向和航迹向,严重制约了阵列3维SAR系统整体性能的提升。目前研究主要针对3维SAR图像的"稀疏性",采用稀疏重建方法提高其在阵列方向的分辨率。稀疏重建模型在求解过程中丢失了数字高程图(DEM)所具有的"单值性"、"连续性"等特征。为了克服稀疏重建模型存在的问题,该文提出了基于变分模型的阵列3维SAR最优DEM重建方法,该方法直接将DEM图作为最优化目标,通过寻找最优化DEM图和对应的散射系数,实现最小二乘意义下的最优DEM重建。仿真结果表明,该方法可以实现各种地形(山区、城市)的稳健DEM增强,其性能远优于OMP算法和正则化方法。 展开更多
关键词 阵列3维SAR 变分模型 最优DEM重建 最小二乘准则
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一种基于变分模型的泊松-高斯噪声图像复原算法 被引量:7
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作者 赵蓝飞 王爱丽 +1 位作者 王博 吕鑫淼 《计算机辅助设计与图形学学报》 EI CSCD 北大核心 2017年第3期428-435,共8页
为了改善已恢复图像的图像质量,提出一种基于变分模型的图像复原算法.首先通过多曝光图像成像算法重建出对于光照具有线性响应的亮度图像,并采用泊松-高斯噪声模型对图像退化过程进行建模;然后通过分析亮度图像的同态子块,将泊松-高斯... 为了改善已恢复图像的图像质量,提出一种基于变分模型的图像复原算法.首先通过多曝光图像成像算法重建出对于光照具有线性响应的亮度图像,并采用泊松-高斯噪声模型对图像退化过程进行建模;然后通过分析亮度图像的同态子块,将泊松-高斯噪声模型的未知参数估计问题转化为求解一个线性方程组;再根据贝叶斯公式和最大后验概率准则推导出一个具有严格凸函数性质的变分模型,其最优解即为对于无噪图像的最优估计;最后利用最小二乘法以及最速下降法分别对噪声的参数以及无噪图像进行估计.实验结果表明,本文算法能够在抑制噪声的同时保证图像的细节与图像质量. 展开更多
关键词 变分模型 图像复原 泊松-高斯噪声模型 相机响应函数 最速下降法
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小波域多角度轮廓模板变分模型的单幅图像超分辨率重建 被引量:11
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作者 王相海 赵晓阳 +1 位作者 毕晓昀 陶兢喆 《电子学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第9期2256-2262,共7页
近年来图像超分辨率重建技术因其可以提高图像的识别精度和识别能力而受到重视,其中一个难点问题是如何保证图像边缘纹理区域的重建质量.本文提出一种基于小波域的单幅图像超分辨率重建方法,首先对输入图像进行非下采样小波变换,根据小... 近年来图像超分辨率重建技术因其可以提高图像的识别精度和识别能力而受到重视,其中一个难点问题是如何保证图像边缘纹理区域的重建质量.本文提出一种基于小波域的单幅图像超分辨率重建方法,首先对输入图像进行非下采样小波变换,根据小波变换的多方向性提出三类多角度模板,并采用TV模型估计各子带轮廓,确定其所属的最优方向,然后利用多角度模板来对各个子带进行双三次B样条插值,最后进行非下采样小波反变换.该方法使重建后图像的边缘、纹理信息更加精细,克服了诸如双线性插值法与双三次插值法等传统插值重建所产生的边缘模糊与边缘锯齿化,以及纹理区域失真等不足,在一定程度上提高了重建图像的质量.该方法可用于图像监控、遥感影像分析和医学图像处理等领域.大量的仿真实验验证了所提出方法的有效性. 展开更多
关键词 非下采样小波 轮廓模板 变分模型 方向插值 辨率 边缘 高频子带 多角度 模板矩阵
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去除乘性噪声的小波变分模型 被引量:8
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作者 李亚峰 冯象初 《电子学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2012年第3期477-482,共6页
基于一个凸的全变差变分能量泛函,本文提出一个去除乘性噪声的小波变分模型.使用凸优化工具,给出该模型的交替分裂Bregman算法.相比于目前基于全变差去除乘性噪声的变分模型和分裂算法,新模型和算法形式简单,推广性强.一系列实验结果验... 基于一个凸的全变差变分能量泛函,本文提出一个去除乘性噪声的小波变分模型.使用凸优化工具,给出该模型的交替分裂Bregman算法.相比于目前基于全变差去除乘性噪声的变分模型和分裂算法,新模型和算法形式简单,推广性强.一系列实验结果验证了本文算法及推广算法的有效性. 展开更多
关键词 乘性噪声 BESOV空间 小波 曲线波 变分模型
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基于变分模型的梯度域色阶映射算法 被引量:4
10
作者 席志红 赵蓝飞 +1 位作者 张驰 张忠民 《通信学报》 EI CSCD 北大核心 2015年第1期1-8,共8页
针对梯度域动态范围压缩算法存在伪边缘以及局部细节扭曲等现象,提出了一种基于变分模型的梯度域色阶映射方法。首先,在梯度域内构造了一个既能够压缩图像的动态范围又能够保证边缘与细节信息的变分模型;其次,将Gibbs采样的思想引入到... 针对梯度域动态范围压缩算法存在伪边缘以及局部细节扭曲等现象,提出了一种基于变分模型的梯度域色阶映射方法。首先,在梯度域内构造了一个既能够压缩图像的动态范围又能够保证边缘与细节信息的变分模型;其次,将Gibbs采样的思想引入到最速下降法中,在求解变分模型最优解的同时有效地提高了无约束最优算法的收敛速度;最后通过改进的最速下降法得到变分模型最优解。实验结果表明该算法能够有效地去除光晕,得到细节保持完好的低动态范围图像。另外,改进的最速下降法保证了算法的实时性。 展开更多
关键词 高动态范围图像 梯度域 变分模型 最速下降法 GIBBS采样 泊松方程
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倾斜影像整体变分模型阴影检测算法改进 被引量:6
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作者 闫利 莫楠 +1 位作者 费亮 朱睿希 《遥感信息》 CSCD 北大核心 2017年第2期54-59,共6页
利用整体变分模型进行倾斜影像的阴影检测时,绿色植被的误检测会降低阴影检测的正确率,对此,提出一种适用于包含复杂地物的倾斜影像阴影检测算法。算法引入可见光波段差异植被指数(visible difference vegetation index,VDVI)去除植被... 利用整体变分模型进行倾斜影像的阴影检测时,绿色植被的误检测会降低阴影检测的正确率,对此,提出一种适用于包含复杂地物的倾斜影像阴影检测算法。算法引入可见光波段差异植被指数(visible difference vegetation index,VDVI)去除植被对阴影像素的干扰,并对检测结果进行有效补偿。首先,利用VDVI提取影像中植被区域,剔除阴影中错误的植被像素,提高算法阴影检测的正确率;然后,利用Wallis滤波算法对检测出的阴影区域进行补偿,使其像素灰度与周围非阴影像素具有一致性;最后,对Wallis补偿后的结果采用渐入渐出插值算法对影像边缘效应进行处理。以倾斜影像作为实验数据,对改进后的算法进行阴影检测精度评定与补偿测试。实验证明,改进的阴影检测算法性能得到提升,整体检测率达到97.24%,并且经过边缘处理的阴影区域具有较好的目视补偿效果。 展开更多
关键词 倾斜影像 阴影检测 阴影补偿 边缘处理 整体变分模型
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箱基、框架和地基土空间共同工作的变分模型 被引量:9
12
作者 杜永峰 许铁生 刘常朴 《甘肃工业大学学报》 CAS 1994年第2期82-87,共6页
采用空间子结构法将上部框架结构凝聚为一个“超级”空间单元,按照抗弯刚度等效的原则,将箱基代换为分别支承在有限分层弹性地基和文克尔地基上的弹性平板,再利用能量变分原理建立框架、土体和箱基三者空间共同工作的数学模型。该模... 采用空间子结构法将上部框架结构凝聚为一个“超级”空间单元,按照抗弯刚度等效的原则,将箱基代换为分别支承在有限分层弹性地基和文克尔地基上的弹性平板,再利用能量变分原理建立框架、土体和箱基三者空间共同工作的数学模型。该模型明确地显示了三者的受力关系,合理地体现了三者共同工作的三维效应,同时,由于引入凝聚技术,比一般的空间分析方法显著节省计算工作量。 展开更多
关键词 箱形基础 框架结构 变分模型
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基于扩散张量的自适应正则化变分模型 被引量:6
13
作者 刘孝艳 冯象初 《系统工程与电子技术》 EI CSCD 北大核心 2010年第1期188-191,194,共5页
结构张量是描述图像的有效工具。利用结构张量对图像灰度变化的方向和大小进行判断,提出基于扩散张量的自适应正则化变分模型。该模型将冲击滤波器耦合在其中,使其在恢复图像的同时能有效地增强边缘。同时,给出一种构造正则化参数的方... 结构张量是描述图像的有效工具。利用结构张量对图像灰度变化的方向和大小进行判断,提出基于扩散张量的自适应正则化变分模型。该模型将冲击滤波器耦合在其中,使其在恢复图像的同时能有效地增强边缘。同时,给出一种构造正则化参数的方法。仿真实验表明,该模型在对带噪图像进行自适应恢复时,能较好地保护边缘信息,增强纹理特征,得到了较为满意的结果。 展开更多
关键词 图像恢复 扩散张量 自适应正则化 变分模型 冲击滤波器
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高阶非局部变分模型 被引量:4
14
作者 李亚峰 冯象初 《西安电子科技大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2012年第1期86-91,共6页
为了更好地描述图像的非局部结构并抑制噪声,通过定义新的权函数,提出了一个高阶非局部变分模型.理论分析和实验结果表明,相比于非局部平均去噪算子和非局部变分模型,提出的高阶非局部变分模型在去噪结果上有更高的信噪比和更好的视觉效... 为了更好地描述图像的非局部结构并抑制噪声,通过定义新的权函数,提出了一个高阶非局部变分模型.理论分析和实验结果表明,相比于非局部平均去噪算子和非局部变分模型,提出的高阶非局部变分模型在去噪结果上有更高的信噪比和更好的视觉效果.因此,新模型保持了非局部变分模型的优点,同时能够更好地保留图像特征. 展开更多
关键词 非局部平均 变分模型 噪声抑制
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自适应耦合变分模型及其GPU实现 被引量:1
15
作者 连远锋 赵剡 何晖光 《仪器仪表学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2013年第11期2520-2525,共6页
提出了一种基于GPU加速的自适应耦合变分模型。首先该模型基于Meyer能量极小化分解理论,采用自适应扩散张量模型对图像结构部分进行边缘增强;其次通过非局部平均滤波,实现了保持边缘及细小结构的同时对图像振荡部分进行去噪;然后利用GP... 提出了一种基于GPU加速的自适应耦合变分模型。首先该模型基于Meyer能量极小化分解理论,采用自适应扩散张量模型对图像结构部分进行边缘增强;其次通过非局部平均滤波,实现了保持边缘及细小结构的同时对图像振荡部分进行去噪;然后利用GPU的通用计算功能对耦合变分模型进行并行处理,通过合并访问和共享内存策略相结合的手段使耦合变分算法效率大幅度提升。实验结果表明,在较好保护图像边缘信息、增强纹理特征的前提下,该算法的GPU处理速度是CPU串行处理的15倍。 展开更多
关键词 图形处理器 通用计算 扩散张量 自适应耦合 变分模型
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稀疏正则化的多目标图像分割变分模型 被引量:5
16
作者 李亚峰 《电子学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2013年第7期1329-1336,共8页
基于隶属度函数的稀疏正则化,本文提出一个新的多目标图像分割变分模型和相应求解算法.该模型和算法有以下主要优点:首先,稀疏正则可以更好地保持分割区域的边界,克服了全变差正则导致分割边界模糊的缺点.其次,利用多尺度几何分析工具... 基于隶属度函数的稀疏正则化,本文提出一个新的多目标图像分割变分模型和相应求解算法.该模型和算法有以下主要优点:首先,稀疏正则可以更好地保持分割区域的边界,克服了全变差正则导致分割边界模糊的缺点.其次,利用多尺度几何分析工具可以更好地保持图像的几何形状.最后,提出算法简单、易实现、运行速度快.一系列实验结果验证了提出方法的可行性与有效性. 展开更多
关键词 图像 稀疏表示 小波 曲线波 裂算法 变分模型
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一种新的去除混合噪声的变分模型及其应用
17
作者 罗志宏 冯国灿 《计算机科学》 CSCD 北大核心 2015年第5期277-280,314,共5页
由于现有的某些去噪模型仅对某种噪声特别有效,而对其它类型噪声的效果却不够显著,因此提出一种能有效地去除多种噪声的变分模型,它融合了几种经典去噪模型的优点,并在数值求解时采用了高效且无条件稳定的AOS算法。数值实验表明,与现有... 由于现有的某些去噪模型仅对某种噪声特别有效,而对其它类型噪声的效果却不够显著,因此提出一种能有效地去除多种噪声的变分模型,它融合了几种经典去噪模型的优点,并在数值求解时采用了高效且无条件稳定的AOS算法。数值实验表明,与现有的一些去噪方法相比,提出的去噪方法耗时少且效果更好。最后给出了解的存在性证明。 展开更多
关键词 图像去噪 变分模型 AOS算法
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基于相对梯度正则化的Retinex变分模型及其应用 被引量:8
18
作者 智宁 毛善君 李梅 《通信学报》 EI CSCD 北大核心 2017年第11期65-75,共11页
针对全变分Retinex模型使用反射分量的全变分作为正则项存在的不足,引入相对梯度并构建扩展的全变分正则项,提出一种新的Retinex变分模型。相比于变分Retinex模型、全变分Retinex模型,该模型获取的照度分量更加光滑,同时反射分量能够分... 针对全变分Retinex模型使用反射分量的全变分作为正则项存在的不足,引入相对梯度并构建扩展的全变分正则项,提出一种新的Retinex变分模型。相比于变分Retinex模型、全变分Retinex模型,该模型获取的照度分量更加光滑,同时反射分量能够分辨更多结构信息和细节要素。进而,提出一种综合考虑照度分量和反射分量的图像增强模型。通过调整模型参数,可有效应用于高动态范围图像色调映射、非均匀照度增强等图像处理领域。与其他算法的对比显示,该图像增强模型能够有效处理上述问题并取得较好的效果。 展开更多
关键词 Retinex变分模型 相对梯度 综合增强模型 高动态范围图像色调映射
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联合Sobolev梯度的相场变分模型应用于图像显著性检测 被引量:1
19
作者 李梦 刘星 任泽民 《电子学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第7期1683-1690,共8页
基于变分框架和相变换理论,提出能量泛函应用于图像显著性检测,采用Sobolev梯度法最小化该能量泛函,由此导出基于时间的演化系统应用于计算机视觉选择,其检测过程是图像显著和非显著分量的竞争变化.比较传统的L2梯度,Sobolev度量具有更... 基于变分框架和相变换理论,提出能量泛函应用于图像显著性检测,采用Sobolev梯度法最小化该能量泛函,由此导出基于时间的演化系统应用于计算机视觉选择,其检测过程是图像显著和非显著分量的竞争变化.比较传统的L2梯度,Sobolev度量具有更好的正则性.论文阐述了演化系统的动态行为和视觉选择之一致性,这对探索新的显著性检测机制非常重要.实验显示,本文模型在较好压制图像背景的同时,获得较为精细的目标、纹理,绒毛等信息,这些信息对于视觉感知是非常重要的. 展开更多
关键词 视觉注意 显著性检测 相场方法 变分模型 Sobolev梯度
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一种复合局部与非局部梯度的图像去噪变分模型 被引量:1
20
作者 吴洋 杨平先 +2 位作者 黄坤超 陈明举 张雷 《电讯技术》 北大核心 2018年第12期1452-1457,共6页
局部变分有效地增强图像的轮廓信息,但不可避免地模糊图像的细节并在平滑区域产生阶梯效应。非局部变分能有效重构图像的纹理信息,但同时会破坏图像的结构轮廓信息。考虑到局部与非局部变分的互补性,提出了一种基于图像局部梯度与非局... 局部变分有效地增强图像的轮廓信息,但不可避免地模糊图像的细节并在平滑区域产生阶梯效应。非局部变分能有效重构图像的纹理信息,但同时会破坏图像的结构轮廓信息。考虑到局部与非局部变分的互补性,提出了一种基于图像局部梯度与非局部梯度的复合变分模型,并通过Bregman交替迭代极小化图像的局部梯度与非局部梯度的L1范数,使去噪后的图像在去除噪声的同时更好地保留图像的结构与细节信息。对比实验证明,提出的复合变分模型有效地利用了图像的局部变分与非局部变分的优点,在图像评价的主客观方面都表现出了更好的性能。 展开更多
关键词 图像去噪 变分模型 图像梯度 Bregman 迭代
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