双通道交替最小化算法的GPU并行加速

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作者 韩雪 刘金龙 +3 位作者 李松恒 杨慧珍 张之光 李紫薇 《激光杂志》 CAS 北大核心 2024年第3期140-144,共5页

大气湍流和系统噪声的存在使得天文或空间目标成像模糊。而双通道交替最小化算法是复原湍流和噪声降质图像的有效方法之一。但该算法比较复杂,需要反复迭代运算,处理耗时较长。为了提高算法运行速率,结合算法结构特征,将图形处理器(GPU... 大气湍流和系统噪声的存在使得天文或空间目标成像模糊。而双通道交替最小化算法是复原湍流和噪声降质图像的有效方法之一。但该算法比较复杂,需要反复迭代运算,处理耗时较长。为了提高算法运行速率,结合算法结构特征,将图形处理器(GPU)加速技术应用于双通道交替最小化算法,重点优化交替最小化迭代过程。实验结果表明:在不同湍流且信噪比(SNR)20 dB的条件下,与直接采用中央处理器(CPU)的算法相比,GPU并行加速用于双通道交替最小化算法,能够实现图像复原的“U-step”运算速率提升80%以上,点扩散函数求解的“H-step”运算速率提升60%以上,且恢复后的图像效果接近衍射极限。并行加速技术与已有的算法相结合的方式能够有效提高运行速率,为湍流和噪声降质图像的复原提供一定的参考。 展开更多

关键词 图像复原 双通道 交替最小化 GPU

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基于变量分离和交替最小化的图像修复 被引量：2

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作者 肖宿 《计算机应用》 CSCD 北大核心 2011年第8期2206-2209,共4页

提出变量分离和交替最小化相结合解决l1正则优化问题,并用于非纹理图像的修复。基于变量分离技术,该算法将目标函数的l1成分和l2成分解耦,l1正则优化问题简化为一系列非约束优化问题。除了交替最小化迭代地求解这些非约束优化问题,还引... 提出变量分离和交替最小化相结合解决l1正则优化问题,并用于非纹理图像的修复。基于变量分离技术,该算法将目标函数的l1成分和l2成分解耦,l1正则优化问题简化为一系列非约束优化问题。除了交替最小化迭代地求解这些非约束优化问题,还引入投影法加快和简化求解过程。实验在有噪声和无噪声的情况下,用提出的算法对信息丢失30%的图像进行修复。实验结果表明:该算法可有效解决包括图像修复在内的一系列图像复原问题;与某些同类算法相比,在修复速度和修复效果方面均具有优势。 展开更多

关键词 l1正则优化问题 图像修复 变量分离 交替最小化 投影算法

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毫米波大规模MIMO混合预编码优化交替最小化算法 被引量：2

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作者 王婷 吴君钦 《现代电子技术》 2021年第15期17-22,共6页

为了解决毫米波MIMO系统采用的模拟/数字混合预编码器导致频谱效率损失增大,以及算法计算复杂度高等问题,提出了基于黎曼最陡下降(RSD)法的交替最小化算法来逼近全数字预编码器的性能。首先,算法用交替优化数字预编码器与模拟预编码器... 为了解决毫米波MIMO系统采用的模拟/数字混合预编码器导致频谱效率损失增大,以及算法计算复杂度高等问题,提出了基于黎曼最陡下降(RSD)法的交替最小化算法来逼近全数字预编码器的性能。首先,算法用交替优化数字预编码器与模拟预编码器的单回路结构,简化传统算法中复杂的嵌套循环结构;其次,通过改进梯度计算方法降低了由大矩阵Kronecker乘积引起的计算复杂度;最后,将RSD⁃AltMin扩展到采用正交频分复用的宽带系统。经实验仿真结果表明,提出的RSD⁃AltMin方法相比MO⁃AltMin具有更低的计算复杂度和更快的处理速度,同时更逼近最优数字预编码频谱效率。 展开更多

关键词 交替最小化算法 毫米波MIMO系统 混合预编码 系统模型 正交频分复用 复杂度分析 仿真分析

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交替最小化协变矩阵误差算法与三维荧光分析法相结合同时分辨利尿类药品 被引量：2

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作者 曹玉珍 莫翠云 《分析测试学报》 CAS CSCD 北大核心 2006年第5期77-79,共3页

氨苯喋啶、呋塞米和阿米洛利是3种常用的利尿药,用常规荧光方法难以同时进行测定。本文运用新近提出的交替最小化协变矩阵误差算法结合三维荧光分析法对该体系进行了研究。研究结果表明,该算法不仅能用于荧光光谱严重重叠体系的分辨,而... 氨苯喋啶、呋塞米和阿米洛利是3种常用的利尿药,用常规荧光方法难以同时进行测定。本文运用新近提出的交替最小化协变矩阵误差算法结合三维荧光分析法对该体系进行了研究。研究结果表明,该算法不仅能用于荧光光谱严重重叠体系的分辨,而且还具有快速和对组分数估计不敏感等特点。 展开更多

关键词 交替最小化协变矩阵误差算法 氨苯喋啶 呋塞米 阿米洛利 多元分辨和校正

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泊松化图像复原的交替最小化算法 被引量：1

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作者 刘新武 《经济数学》 2014年第3期14-17,共4页

为了快速地去除图像中的泊松噪声,本文在传统的交替方向算法基础上,结合松弛算法提出了一个改进的快速交替最小化算法.与经典的数值算法相比,数值试验表明提出的新算法不但能有效地实现泊松化图像复原,还能大幅度地提高数值计算的速率,... 为了快速地去除图像中的泊松噪声,本文在传统的交替方向算法基础上,结合松弛算法提出了一个改进的快速交替最小化算法.与经典的数值算法相比,数值试验表明提出的新算法不但能有效地实现泊松化图像复原,还能大幅度地提高数值计算的速率,并显著地减少电脑的CPU运行时间. 展开更多

关键词 图像复原 泊松噪声 全变差 交替最小化算法

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联合动态功率分配的交替最小化干扰对齐算法

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作者 周延旭 郑武 刘陈 《计算机技术与发展》 2017年第4期73-76,共4页

多输入多输出(Multiple-Input Multiple-Output,MIMO)系统因具有高效的传输速率与频谱效率得到了广泛的关注与研究。MIMO干扰系统中的交替最小化干扰对齐算法未考虑各用户实际的本地信道增益特性,使得用户端信号流的有效信道增益失衡造... 多输入多输出(Multiple-Input Multiple-Output,MIMO)系统因具有高效的传输速率与频谱效率得到了广泛的关注与研究。MIMO干扰系统中的交替最小化干扰对齐算法未考虑各用户实际的本地信道增益特性,使得用户端信号流的有效信道增益失衡造成系统通信性能降低。对此,针对MIMO干扰系统传输速率低、误码率高的问题,对信道矩阵利用奇异值分解算法获得各用户的有效信道增益系数,并据此实现有效的动态功率分配,在此基础上联合干扰对齐交替最小化算法,利用干扰对齐减小其他发送端对接收端用户的干扰,提出了联合动态功率分配的交替最小化干扰对齐算法。仿真结果表明,和传统等功率分配的交替最小化方案相比,所提算法通过联合干扰对齐和功率分配,显著增加了MIMO干扰系统的信道容量,降低了误码率。 展开更多

关键词 多输入多输出 干扰对齐 功率分配 交替最小化

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交替最小化算法求解一类强凸加弱凸和的收敛性

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作者 陈玉洁 叶明露 《西华师范大学学报（自然科学版）》 2020年第2期147-151,共5页

利用交替最小化算法(AMA)来求解强凸加弱凸的凸组合优化问题。当强凸系数和弱凸系数满足一定关系时,通过适当选择步长,证明了AMA算法生成的点列能收敛到问题的稳定点,并且,若其中一个目标函数是光滑函数,则AMA生成的点列具有线性收敛性。

关键词 交替最小化算法 强凸函数 弱凸函数 收敛

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交替最小化算法求解强凸函数与弱凸函数和的极小值问题

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作者 叶明露 陈玉洁 《数学进展》 CSCD 北大核心 2020年第2期225-233,共9页

交替最小化算法(简称AMA)最早由[SIAM J.Control Optim.,1991,29(1):119-138]提出,并能用于求解强凸函数与凸函数和的极小值问题.本文直接利用AMA算法来求解强凸函数与弱凸函数和的极小值问题.在强凸函数的模大于弱凸函数的模的假设下,... 交替最小化算法(简称AMA)最早由[SIAM J.Control Optim.,1991,29(1):119-138]提出,并能用于求解强凸函数与凸函数和的极小值问题.本文直接利用AMA算法来求解强凸函数与弱凸函数和的极小值问题.在强凸函数的模大于弱凸函数的模的假设下,我们证明了AMA生成的点列全局收敛到优化问题的解,并且若该优化问题中的某个函数是光滑函数时,AMA所生成的点列的收敛率是线性的. 展开更多

关键词 交替最小化算法 弱凸 强凸 凸规划

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处理噪声问题的泰勒展开交替最小化算法 被引量：1

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作者 赵建喜 易丹辉 《数学的实践与认识》 北大核心 2017年第6期187-193,共7页

为了处理图像、计算机视觉和生物信息等领域中广泛存在的稀疏大噪声和高斯噪声问题,提出了一种利用交替方向最小化思想求解主成分追求松弛模型的泰勒展开交替最小化算法(TEAM).采用推广泰勒展开和收缩算子等技术推导出低秩矩阵和稀疏大... 为了处理图像、计算机视觉和生物信息等领域中广泛存在的稀疏大噪声和高斯噪声问题,提出了一种利用交替方向最小化思想求解主成分追求松弛模型的泰勒展开交替最小化算法(TEAM).采用推广泰勒展开和收缩算子等技术推导出低秩矩阵和稀疏大噪声矩阵的迭代方向矩阵,加入连续技术提高算法的收敛速率,设计出TEAM算法的求解步骤.实验中,将TEAM算法与该领域的顶级算法作分析对比.结果表明,TEAM算法时间优势明显,误差优势略好. 展开更多

关键词 主成分追求 交替方向最小化 泰勒展开 低秩矩阵 稀疏矩阵

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一种求解矩阵填充问题的交替共轭梯度最小化法

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作者 郭佳浩 闫喜红 《太原师范学院学报（自然科学版）》 2020年第3期1-8,共8页

矩阵填充是将仅部分元素已知的采样矩阵合理精确地填充成一个低秩矩阵.针对此问题,目前已有许多算法.然而现有的算法大都需要计算矩阵的奇异值分解,其计算量较大.文献中提出了一种交替最速下降法(ASD),此算法避免了求解矩阵奇异值,降低... 矩阵填充是将仅部分元素已知的采样矩阵合理精确地填充成一个低秩矩阵.针对此问题,目前已有许多算法.然而现有的算法大都需要计算矩阵的奇异值分解,其计算量较大.文献中提出了一种交替最速下降法(ASD),此算法避免了求解矩阵奇异值,降低了计算成本,但在这种算法当中每一步用的是最速下降方向.众所周知,共轭梯度方向较最速下降方向效果更好.因此,文章用共轭梯度方向作为下降方向,从而建立一种求解矩阵填充问题的交替共轭梯度算法,并把此算法应用到随机产生的低秩矩阵填充问题中,数值实验结果显示了新算法的有效性. 展开更多

关键词 矩阵填充 共轭梯度法 低秩矩阵 交替最小化法

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基于多线性权重核范数最小化的遥感图像去噪 被引量：1

11

作者 孔祥阳 徐保根 周杰 《机床与液压》 北大核心 2020年第12期184-190,208,共8页

传统的基于矢量或基于矩阵的遥感图像去噪方法在去噪过程中可能导致空间域和光谱域失真。为了提高去噪效果的同时尽量降低失真,提出了一种多线性加权核范数最小化方法。首先,考虑到遥感图像的谱连续性和按三模展开矩阵的相互依赖性,构... 传统的基于矢量或基于矩阵的遥感图像去噪方法在去噪过程中可能导致空间域和光谱域失真。为了提高去噪效果的同时尽量降低失真,提出了一种多线性加权核范数最小化方法。首先,考虑到遥感图像的谱连续性和按三模展开矩阵的相互依赖性,构建了一种多线性秩来建模遥感图像的空间和谱非局部相似性。然后,为了使该方法更易于处理,采用基于变量分裂的方法来解决此优化问题。实验结果表明:该方法在客观度量和主观视觉质量两个方面都较目前最先进的方法都有较大的提高。 展开更多

关键词 遥感图像去噪 加权核范数 交替方向最小化 峰值信噪比 结构相似性

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基于动态超表面天线的雷达通信一体化设计

12

作者 高克 张海洋 王保云 《无线电通信技术》 2023年第5期946-952,共7页

雷达通信一体化(Dual-Functional Radar-Communication,DFRC)利用相同的硬件平台、频谱资源同时实现雷达感知和无线通信双功能,是当前无线通信领域研究的热点技术。针对动态超表面天线(Dynamic Metasurface Antenna,DMA)辅助的雷达通信... 雷达通信一体化(Dual-Functional Radar-Communication,DFRC)利用相同的硬件平台、频谱资源同时实现雷达感知和无线通信双功能,是当前无线通信领域研究的热点技术。针对动态超表面天线(Dynamic Metasurface Antenna,DMA)辅助的雷达通信一体化系统,研究了最优波束成形设计问题。最优波束成形设计是一个非凸优化问题,很难直接求解。设计全数字天线架构下的最优波束,将动态超表面天线雷达波束设计转换为拟合最优编码矩阵问题。转换后的波束设计问题仍为非凸,为此将其分解为两个子问题交替最小化,其中两个子问题分别采用黎曼共轭梯度和半正定松弛算法求解。数值仿真表明,满足通信质量约束的情况下,动态超表面天线架构的DFRC雷达波束性能接近于无频谱共享时的纯雷达波束性能。 展开更多

关键词 雷达通信一体化 动态超表面天线 交替最小化 黎曼共轭梯度 半正定松弛

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双智能反射面辅助的毫米波系统和速率最大化研究

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作者 魏思悦 岳殿武 +2 位作者 苏雨苗 戈忠义 李光辉 《电讯技术》 北大核心 2023年第8期1206-1212,共7页

智能反射面(Intelligent Reflecting Surface, IRS)作为一种低成本的无源设备,它能够智能地控制无线传播环境。考虑一种双IRS辅助下行毫米波多输入多输出(Multiple-Input Multiple-Output, MIMO)系统,通过联合优化两个反射面的反射相移... 智能反射面(Intelligent Reflecting Surface, IRS)作为一种低成本的无源设备,它能够智能地控制无线传播环境。考虑一种双IRS辅助下行毫米波多输入多输出(Multiple-Input Multiple-Output, MIMO)系统,通过联合优化两个反射面的反射相移矩阵和基站预编码矩阵,最大化多用户和速率,同时满足发射功率约束以及IRS反射系数的模一约束。由于两个反射面之间存在反射链路,优化问题中的优化变量高度耦合,因此采用交替优化对原问题进行解耦,子问题中分别采用流形优化和最小均方误差方法来求解。仿真结果表明,所提方案获得了比现有块坐标下降方案以及随机相位方案更好的和速率优势。 展开更多

关键词 毫米波通信 智能反射面 和速率 流形优化 交替最小化

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基于变量分离和加权最小二乘法的图像复原 被引量：7

14

作者 肖宿 韩国强 《计算机应用研究》 CSCD 北大核心 2012年第4期1584-1587,共4页

为提高图像复原的质量和速度,提出一种新的图像复原算法。首先基于变量分离技术,加入新的约束条件,建立解决图像复原问题的目标函数;然后利用交替最小化方法,将目标函数的优化分解为两个交替迭代的过程,以获得图像复原问题的全局最优解... 为提高图像复原的质量和速度,提出一种新的图像复原算法。首先基于变量分离技术,加入新的约束条件,建立解决图像复原问题的目标函数;然后利用交替最小化方法,将目标函数的优化分解为两个交替迭代的过程,以获得图像复原问题的全局最优解。在求解分离得到的新变量的过程中,引入迭代重加权最小二乘法(IRLS)处理L1范式的不可微分问题。实验结果表明,提出的算法有效地解决了图像复原问题;与同类的一些算法相比,该算法在复原速度和复原效果方面均具有优势。 展开更多

关键词 图像复原 约束优化问题 变量分离 交替最小化方法 迭代重加权最小二乘法

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自适应变换结合非凸松弛的张量补全

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作者 刘佳慧 朱玉莲 《计算机科学与探索》 CSCD 北大核心 2024年第8期2034-2048,共15页

许多张量补全方法的共同点是首先通过预定义的变换将张量投影至变换域中,然后刻画变换域中张量(简记为变换张量)的低秩性或稀疏性,但是预定义的变换并不具备一般性。针对这一问题,提出了一个基于自适应变换的张量均秩,该秩的定义是基于... 许多张量补全方法的共同点是首先通过预定义的变换将张量投影至变换域中,然后刻画变换域中张量(简记为变换张量)的低秩性或稀疏性,但是预定义的变换并不具备一般性。针对这一问题,提出了一个基于自适应变换的张量均秩,该秩的定义是基于可逆线性变换的张量均秩的一个扩展;提出了一种自适应变换结合非凸松弛的张量补全模型。自适应体现在变换张量是未知的待求解张量,它可以基于观测张量在最小化目标函数的过程中不断进行自身的调整,直至成为目标函数的最优解。该模型使用非凸替代近似估计基于自适应变换的张量均秩,并采用l1范数衡量变换张量的稀疏性。在通过近端交替最小化的框架求解最优解的过程中,该模型根据观测的张量自适应地学习变换低秩张量和变换稀疏张量,再通过学习到的变换矩阵分别将变换低秩张量和变换稀疏张量转化到原始空间,最终得到补全后的张量。在灰度视频、多光谱图像和高光谱图像上进行了实验,将该方法与其他代表性的张量补全方法相比较,实验结果表明该方法进一步提升了补全的性能。 展开更多

关键词 自适应变换 非凸松弛 近端交替最小化 张量补全

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基于稀疏正则优化的图像复原算法 被引量：3

16

作者 肖宿 韩国强 《计算机应用》 CSCD 北大核心 2012年第1期261-263,共3页

为提高图像复原的速度,改进图像复原的质量,提出一种新算法。将图像复原表示为一类标准的优化问题,采用交替最小化把该优化问题分解为等价的两个子问题。通过迭代求解这两个子问题,获得图像复原问题的解。在此迭代过程中,引入迭代软阈... 为提高图像复原的速度,改进图像复原的质量,提出一种新算法。将图像复原表示为一类标准的优化问题,采用交替最小化把该优化问题分解为等价的两个子问题。通过迭代求解这两个子问题,获得图像复原问题的解。在此迭代过程中,引入迭代软阈值法处理图像降噪子问题。实验对不同类型的模糊图像进行了复原,其结果验证了算法的有效性。与多级阈值Landweber(MLTL)算法和快速收缩阈值算法(FISTA)相比,处理相同图像时,所提算法可分别节省28%和71%的时间,同时复原图像的信噪比(SNR)可提高0.7～3.5 dB。 展开更多

关键词 图像复原 约束优化问题 稀疏表示 交替最小化 迭代软阈值

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形态成分正则化约束的图像恢复方法 被引量：3

17

作者 李星秀 韦志辉 《计算机工程与应用》 CSCD 北大核心 2010年第17期27-29,共3页

如何设计能够保持图像纹理等小尺度结构特征的图像恢复方法是目前该领域有待解决的难点问题。由于自然图像往往包含卡通(平滑、边缘)、纹理等多种形态结构成分,很难找到单一有效的正则项对整幅图像进行约束。因此将各形态成分分开处理,... 如何设计能够保持图像纹理等小尺度结构特征的图像恢复方法是目前该领域有待解决的难点问题。由于自然图像往往包含卡通(平滑、边缘)、纹理等多种形态结构成分,很难找到单一有效的正则项对整幅图像进行约束。因此将各形态成分分开处理,建立多形态成分正则化的图像恢复最优化模型。采用交替最小化策略,对相应的多变量优化问题进行数值求解,每一子问题采用TwIST算法进行快速求解。仿真实验结果显示与min-TV和min-l1方法相比,形态成分正则化方法可以较好地保持恢复图像的整体视觉效果及纹理等小尺度结构特征。 展开更多

关键词 图像恢复 形态成分 交替最小化

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一种基于粒子群优化算法的图像盲复原方法 被引量：2

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作者 彭自然 罗大庸 张航 《计算技术与自动化》 2007年第2期107-110,共4页

传统的图像盲复原算法通常采用模糊图像与复原图像的均方误差作为优化的性能指标。为进一步提高复原效果,结合反映人类视觉特性的Weber定律,提出一种改进的图像盲复原优化性能指标,并且采用双粒子群交替最小化进行求解,即在模糊辨识阶段... 传统的图像盲复原算法通常采用模糊图像与复原图像的均方误差作为优化的性能指标。为进一步提高复原效果,结合反映人类视觉特性的Weber定律,提出一种改进的图像盲复原优化性能指标,并且采用双粒子群交替最小化进行求解,即在模糊辨识阶段,采用一个粒子群优化算法求解点传播函数;在复原阶段,采用另一个粒子群优化算法求解复原图像.仿真实验表明,提出的算法比以前的算法有更好的复原效果。 展开更多

关键词 图像盲复原 weber律 粒子群优化 交替最小化 点传播函数

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基于组合字典的图像复原约束优化算法

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作者 肖宿 韩国强 肖建于 《计算机工程》 CAS CSCD 2012年第21期206-209,213,共5页

提出一种基于组合字典和约束优化的图像复原算法。建立表示图像复原问题的约束优化模型,其目标函数由l2保真项和双l1正则项的线性组合构成。利用交替优化技术将模型分解为多个子问题求解,并通过邻近算子解决降噪子问题。实验结果表明,与... 提出一种基于组合字典和约束优化的图像复原算法。建立表示图像复原问题的约束优化模型,其目标函数由l2保真项和双l1正则项的线性组合构成。利用交替优化技术将模型分解为多个子问题求解,并通过邻近算子解决降噪子问题。实验结果表明,与Oliverira算法和Beck算法相比,该算法的复原速度较快,所得图像质量较好,且复原图像与原始图像的均方误差较小。 展开更多

关键词 图像复原 约束优化模型 稀疏表示 交替最小化方法 邻近算子 软阈值函数

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基于稀疏先验正则化的图像盲去模糊 被引量：1

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作者 肖宿 《绥化学院学报》 2019年第2期143-147,共5页

文章提出一种结合分离交替最小化,广义软阈值函数和快速傅里叶变换的新方法。按照流行的建模理念,具有挑战性的图像盲去模糊问题被视为最小化问题,其罚函数对模糊核和清晰图像的稀疏表示施加了lp范数(0≤p≤1)正则化。分离交替最小化将... 文章提出一种结合分离交替最小化,广义软阈值函数和快速傅里叶变换的新方法。按照流行的建模理念,具有挑战性的图像盲去模糊问题被视为最小化问题,其罚函数对模糊核和清晰图像的稀疏表示施加了lp范数(0≤p≤1)正则化。分离交替最小化将图像盲去模糊的最小化问题分解为一组子问题,这些子问题可以使用快速傅里叶变换或广义软阈值函数直接高效地计算。通过在子问题之间交替迭代计算,原图像盲去模糊的最小化问题可以获得令人满意的解。为了提高估计精度,以多尺度的方式迭代更新模糊核;以峰值信噪比作为恢复图像的质量度量,在基准数据集上进行实验以分析所提出方法的性能。比较结果清晰地表明,因其具有更快的速度,产生更清晰的视觉效果和获得更高的PSNR值,所提出的方法优于竞争方法。 展开更多

关键词 图像盲去模糊 稀疏促进 lp范数正则化 分裂交替最小化 广义软阈值函数

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