基于MCP函数的脉冲噪音图像恢复方法

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数字图像处理不仅能提高图像质量从而满足人们视觉上的要求,而且在众多的科学和工程领域如气象预报、工业生产、遥感技术、生物医学和通信工程上有着重大应用。本文主要研究的问题是带模糊受高脉冲噪音污染的图像恢复问题。现有去除脉冲噪音的模型虽然有不少,尤其是以Rudin-Osher-Fatemi(ROF)模型为基础演变的各类模型,它们优异的保边缘性仍是其他模型不可比拟的。在现有的方法里,Fast Total Variation Deconvolution(FTVd)方法、Two-Phase方法和Total Variation-?0(TVL0)模型都是去除脉冲噪音的有效方法。但面对高脉冲噪音,尤其是70%以上的随机值噪音或者90%以上的椒盐噪音的图像恢复问题,恢复效果都不理想。针对这个问题,基于Minimax Concave Penalty(MCP)函数,本文提出了一种新的图像恢复模型,称之为TV-MC P模型,并给出了该模型一阶近似逼近的 ADMM算法,从理论上证明了模型和算法的全局收敛性。通过对多组图像在不同噪音污染水平下的数值仿真实验,验证了本文所提出的TV-MCP模型的有效性,实验结果显示,TV-MCP模型比 Total Variation-?1(TVL1)模型能够取得更好的恢复效果,尤其是在高噪音污染的图像恢复问题上, TV-MCP恢复图像的Signal Noise Ratio(SNR)值可以达到TVL1图像的两倍。所取得的主要研究结果和创新点有:  一是从去除高脉冲噪音的角度出发,基于总变分模型,对数据拟合项采用MC P罚函数,提出了一种新的去除脉冲噪音的图像恢复模型,称之为 TV-MC P模型。  二是给出了 TV-MCP模型的 DC逼近方法,证明了逼近方法的收敛性,并对子问题应用 ADMM算法求解。计算结果显示,相比于现有的去脉冲噪音噪去模糊的方法,TV-MC P模型不仅在带模糊高脉冲噪音污染图像恢复问题上具有优势,对于70%以下椒盐噪音和50%以下随机值噪音的图像恢复情况同样优于其他方法,提升效果十分显著。  三是证明了 TV-MC P模型和 DC逼近方法的收敛性。
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