2.1。MCA模型gydF4y2Ba
MCA提出了斯塔克等。gydF4y2Ba
17gydF4y2Ba ]。MCA是一种基于信号稀疏分解算法和形态多样性。MCA假设信号是线性组合的几个形态组件,和每个形态组件可以稀疏表示的字典。gydF4y2Ba
我们假设图像gydF4y2Ba
xgydF4y2Ba
包括gydF4y2Ba
米gydF4y2Ba
不同形态组件:gydF4y2Ba
xgydF4y2Ba
=gydF4y2Ba
xgydF4y2Ba
1gydF4y2Ba
+gydF4y2Ba
xgydF4y2Ba
2gydF4y2Ba
+gydF4y2Ba
⋯gydF4y2Ba
+gydF4y2Ba
xgydF4y2Ba
米gydF4y2Ba
。我们设计不同的字典gydF4y2Ba
DgydF4y2Ba
我gydF4y2Ba
对不同形态组件gydF4y2Ba
xgydF4y2Ba
我gydF4y2Ba
并承担所有组件线性混合在一起。图像gydF4y2Ba
xgydF4y2Ba
作为一个一维向量长度M可以表示如下:gydF4y2Ba
(1)gydF4y2Ba
xgydF4y2Ba
=gydF4y2Ba
DgydF4y2Ba
αgydF4y2Ba
,gydF4y2Ba
的矩阵gydF4y2Ba
DgydF4y2Ba
=gydF4y2Ba
DgydF4y2Ba
1gydF4y2Ba
,gydF4y2Ba
…gydF4y2Ba
,gydF4y2Ba
DgydF4y2Ba
PgydF4y2Ba
∈gydF4y2Ba
RgydF4y2Ba
米gydF4y2Ba
×gydF4y2Ba
PgydF4y2Ba
tgydF4y2Ba
ygydF4y2Ba
pgydF4y2Ba
我gydF4y2Ba
cgydF4y2Ba
一个gydF4y2Ba
lgydF4y2Ba
lgydF4y2Ba
ygydF4y2Ba
,gydF4y2Ba
米gydF4y2Ba
≪gydF4y2Ba
PgydF4y2Ba
是一个字典。gydF4y2Ba
αgydF4y2Ba
∈gydF4y2Ba
RgydF4y2Ba
PgydF4y2Ba
是向量的稀疏系数。相当于约束优化问题如下:gydF4y2Ba
(2)gydF4y2Ba
αgydF4y2Ba
1gydF4y2Ba
ogydF4y2Ba
pgydF4y2Ba
tgydF4y2Ba
,gydF4y2Ba
αgydF4y2Ba
2gydF4y2Ba
ogydF4y2Ba
pgydF4y2Ba
tgydF4y2Ba
,gydF4y2Ba
…gydF4y2Ba
,gydF4y2Ba
αgydF4y2Ba
PgydF4y2Ba
ogydF4y2Ba
pgydF4y2Ba
tgydF4y2Ba
=gydF4y2Ba
一个gydF4y2Ba
rgydF4y2Ba
ggydF4y2Ba
米gydF4y2Ba
我gydF4y2Ba
ngydF4y2Ba
αgydF4y2Ba
1gydF4y2Ba
,gydF4y2Ba
…gydF4y2Ba
,gydF4y2Ba
αgydF4y2Ba
PgydF4y2Ba
∑gydF4y2Ba
kgydF4y2Ba
=gydF4y2Ba
1gydF4y2Ba
PgydF4y2Ba
αgydF4y2Ba
kgydF4y2Ba
1gydF4y2Ba
,gydF4y2Ba
年代gydF4y2Ba
ugydF4y2Ba
bgydF4y2Ba
jgydF4y2Ba
egydF4y2Ba
cgydF4y2Ba
tgydF4y2Ba
tgydF4y2Ba
ogydF4y2Ba
:gydF4y2Ba
xgydF4y2Ba
=gydF4y2Ba
∑gydF4y2Ba
kgydF4y2Ba
=gydF4y2Ba
1gydF4y2Ba
PgydF4y2Ba
DgydF4y2Ba
kgydF4y2Ba
αgydF4y2Ba
kgydF4y2Ba
。gydF4y2Ba
然而,这个模型没有考虑的因素可能会导致图像分解的失败,如噪音。当噪声图像中存在gydF4y2Ba
xgydF4y2Ba
,向量gydF4y2Ba
αgydF4y2Ba
1gydF4y2Ba
ogydF4y2Ba
pgydF4y2Ba
tgydF4y2Ba
,gydF4y2Ba
αgydF4y2Ba
2gydF4y2Ba
ogydF4y2Ba
pgydF4y2Ba
tgydF4y2Ba
,gydF4y2Ba
…gydF4y2Ba
,gydF4y2Ba
αgydF4y2Ba
PgydF4y2Ba
ogydF4y2Ba
pgydF4y2Ba
tgydF4y2Ba
可能不是稀疏的自噪声不能稀疏表示。对于这种噪音,我们把噪声误差项来实现图像的稀疏分解gydF4y2Ba
xgydF4y2Ba
。约束(gydF4y2Ba
2gydF4y2Ba )修改如下:gydF4y2Ba
(3)gydF4y2Ba
αgydF4y2Ba
1gydF4y2Ba
ogydF4y2Ba
pgydF4y2Ba
tgydF4y2Ba
,gydF4y2Ba
αgydF4y2Ba
2gydF4y2Ba
ogydF4y2Ba
pgydF4y2Ba
tgydF4y2Ba
,gydF4y2Ba
…gydF4y2Ba
,gydF4y2Ba
αgydF4y2Ba
PgydF4y2Ba
ogydF4y2Ba
pgydF4y2Ba
tgydF4y2Ba
=gydF4y2Ba
一个gydF4y2Ba
rgydF4y2Ba
ggydF4y2Ba
米gydF4y2Ba
我gydF4y2Ba
ngydF4y2Ba
αgydF4y2Ba
1gydF4y2Ba
,gydF4y2Ba
…gydF4y2Ba
,gydF4y2Ba
αgydF4y2Ba
PgydF4y2Ba
∑gydF4y2Ba
kgydF4y2Ba
=gydF4y2Ba
1gydF4y2Ba
PgydF4y2Ba
αgydF4y2Ba
kgydF4y2Ba
1gydF4y2Ba
,gydF4y2Ba
年代gydF4y2Ba
ugydF4y2Ba
bgydF4y2Ba
jgydF4y2Ba
egydF4y2Ba
cgydF4y2Ba
tgydF4y2Ba
tgydF4y2Ba
ogydF4y2Ba
:gydF4y2Ba
xgydF4y2Ba
- - - - - -gydF4y2Ba
∑gydF4y2Ba
kgydF4y2Ba
=gydF4y2Ba
1gydF4y2Ba
PgydF4y2Ba
DgydF4y2Ba
kgydF4y2Ba
αgydF4y2Ba
kgydF4y2Ba
1gydF4y2Ba
≤gydF4y2Ba
ϵgydF4y2Ba
。gydF4y2Ba
在哪里gydF4y2Ba
ϵgydF4y2Ba
代表了图像中噪声水平gydF4y2Ba
xgydF4y2Ba
。gydF4y2Ba
2.2。MCA Decompostion算法gydF4y2Ba
在本文中,我们集中在图像分解成两个部分:卡通层和结构层。卡通层包含卡通和分段光滑信息和纹理层可能包含其他纹理信息,边缘信息,和噪音gydF4y2Ba
21gydF4y2Ba ,gydF4y2Ba
22gydF4y2Ba ]。研究[gydF4y2Ba
23gydF4y2Ba ,gydF4y2Ba
24gydF4y2Ba ]表明,噪声存在于漫画和纹理层。换句话说,不仅包含大部分的平滑部分有用的信息,还包含噪声的一小部分。如果我们设置相同的噪声方差阈值对整个图像,而不是计算阈值为每个图像的一部分,一些有用的信息可能会被删除。因此,我们引入MCA分解算法处理图像平滑(卡通)层和结构层。gydF4y2Ba
我们假设矩阵gydF4y2Ba
DgydF4y2Ba
tgydF4y2Ba
是字典矩阵的纹理层和gydF4y2Ba
DgydF4y2Ba
cgydF4y2Ba
是卡通的字典矩阵层。解决方案分解可以得到放松的约束(gydF4y2Ba
3gydF4y2Ba )成为一个近似:gydF4y2Ba
(4)gydF4y2Ba
αgydF4y2Ba
tgydF4y2Ba
ogydF4y2Ba
pgydF4y2Ba
tgydF4y2Ba
,gydF4y2Ba
αgydF4y2Ba
cgydF4y2Ba
ogydF4y2Ba
pgydF4y2Ba
tgydF4y2Ba
=gydF4y2Ba
一个gydF4y2Ba
rgydF4y2Ba
ggydF4y2Ba
米gydF4y2Ba
我gydF4y2Ba
ngydF4y2Ba
αgydF4y2Ba
tgydF4y2Ba
,gydF4y2Ba
αgydF4y2Ba
cgydF4y2Ba
αgydF4y2Ba
tgydF4y2Ba
1gydF4y2Ba
+gydF4y2Ba
αgydF4y2Ba
cgydF4y2Ba
1gydF4y2Ba
+gydF4y2Ba
λgydF4y2Ba
xgydF4y2Ba
- - - - - -gydF4y2Ba
DgydF4y2Ba
tgydF4y2Ba
αgydF4y2Ba
tgydF4y2Ba
- - - - - -gydF4y2Ba
DgydF4y2Ba
cgydF4y2Ba
αgydF4y2Ba
cgydF4y2Ba
2gydF4y2Ba
2gydF4y2Ba
,gydF4y2Ba
在哪里gydF4y2Ba
λgydF4y2Ba
拉格朗日算子。定义gydF4y2Ba
xgydF4y2Ba
tgydF4y2Ba
=gydF4y2Ba
DgydF4y2Ba
tgydF4y2Ba
αgydF4y2Ba
tgydF4y2Ba
和gydF4y2Ba
xgydF4y2Ba
cgydF4y2Ba
=gydF4y2Ba
DgydF4y2Ba
cgydF4y2Ba
αgydF4y2Ba
cgydF4y2Ba
。鉴于gydF4y2Ba
xgydF4y2Ba
tgydF4y2Ba
,我们可以恢复gydF4y2Ba
αgydF4y2Ba
tgydF4y2Ba
作为gydF4y2Ba
αgydF4y2Ba
tgydF4y2Ba
=gydF4y2Ba
DgydF4y2Ba
tgydF4y2Ba
+gydF4y2Ba
xgydF4y2Ba
tgydF4y2Ba
,在那里gydF4y2Ba
DgydF4y2Ba
tgydF4y2Ba
+gydF4y2Ba
是Moore-Penrose伪逆的gydF4y2Ba
DgydF4y2Ba
tgydF4y2Ba
。为了得到分段光滑组件,添加一个电视(全变差)处罚gydF4y2Ba
25gydF4y2Ba 适合光滑层。电视是用来抑制振铃工件边缘附近和振荡。把这些回(gydF4y2Ba
4gydF4y2Ba ),因此,我们获得以下:gydF4y2Ba
(5)gydF4y2Ba
xgydF4y2Ba
tgydF4y2Ba
ogydF4y2Ba
pgydF4y2Ba
tgydF4y2Ba
,gydF4y2Ba
xgydF4y2Ba
cgydF4y2Ba
ogydF4y2Ba
pgydF4y2Ba
tgydF4y2Ba
=gydF4y2Ba
一个gydF4y2Ba
rgydF4y2Ba
ggydF4y2Ba
米gydF4y2Ba
我gydF4y2Ba
ngydF4y2Ba
xgydF4y2Ba
tgydF4y2Ba
,gydF4y2Ba
xgydF4y2Ba
cgydF4y2Ba
DgydF4y2Ba
tgydF4y2Ba
+gydF4y2Ba
xgydF4y2Ba
tgydF4y2Ba
1gydF4y2Ba
+gydF4y2Ba
DgydF4y2Ba
cgydF4y2Ba
+gydF4y2Ba
xgydF4y2Ba
cgydF4y2Ba
1gydF4y2Ba
+gydF4y2Ba
λgydF4y2Ba
xgydF4y2Ba
- - - - - -gydF4y2Ba
xgydF4y2Ba
tgydF4y2Ba
- - - - - -gydF4y2Ba
xgydF4y2Ba
cgydF4y2Ba
2gydF4y2Ba
2gydF4y2Ba
+gydF4y2Ba
γgydF4y2Ba
TgydF4y2Ba
VgydF4y2Ba
xgydF4y2Ba
cgydF4y2Ba
。gydF4y2Ba
γgydF4y2Ba
是电视正则化参数,在多尺度方法中,较低的gydF4y2Ba
γgydF4y2Ba
可以删除造成的文物曲波。gydF4y2Ba
TgydF4y2Ba
VgydF4y2Ba
(gydF4y2Ba
xgydF4y2Ba
cgydF4y2Ba
)gydF4y2Ba
是一个衡量振荡的卡通层。惩罚与电视,卡通层接近分段光滑的图像。然而,电视遭受所谓的阶梯效应,影响重建图像的质量。自适应电视(gydF4y2Ba
26gydF4y2Ba )和高阶导数(gydF4y2Ba
27gydF4y2Ba )解决方案以减少楼梯的效果。gydF4y2Ba
然后我们讨论选择字典的卡通和纹理层。合适的稀疏表示字典是非常重要的形象。通常,字典的选择取决于经验。结构字典更匹配的图像更容易形成稀疏表示。MCA包括小波变换的常用的字典,脊波变换、曲波变换,离散余弦变换(DCT),等等。本文中使用的两个字典描述如下。gydF4y2Ba
首先,我们选择曲波的字典卡通层。曲波变换的基础上提出的多尺度脊波变换的萤石& Donoho [gydF4y2Ba
28gydF4y2Ba ]。它首先将图像分解成一组小波频带,然后分析每个乐队的脊波变换在不同尺度水平。曲波变换执行在各向异性结构的检测、边缘光滑曲线,不同长度的gydF4y2Ba
29日gydF4y2Ba ]。gydF4y2Ba
我们的下一个选择当地的DCT纹理层的字典。DCT是离散傅里叶变换(DFT)的变体。它使用对称信号扩展用实数代替复杂的分析,适合纹理和周期性的稀疏表示图像的一部分。gydF4y2Ba
2.3。基于MCA灯丝提取算法gydF4y2Ba
丝的形状可以通过上面的灯丝提取算法应用到无线电天文图像。我们最后使用分水岭算法强调细丝。gydF4y2Ba
分水岭算法(gydF4y2Ba
30.gydF4y2Ba ,gydF4y2Ba
31日gydF4y2Ba )是基于数学形态学。分水岭算法部分图像成不重叠的区域,一个像素宽度和连续边界提取和识别一个特定区域的目的gydF4y2Ba
32gydF4y2Ba ,gydF4y2Ba
33gydF4y2Ba ]。灰度图像可以被视为一种地形表面。高灰度值的像素代表一个峰值或山而低灰度表示一个山谷。每个像素的局部最小值和受影响的地区被称为汇水盆地和汇水盆地的边界形式的分水岭。填满每一个与外界隔绝的山谷(局部最小值)与不同颜色的水(标签),每个局部最小值的地区的影响力逐渐向外扩展。相邻地区然后收敛,这种形式的界限分水岭出现。gydF4y2Ba
整个纤维提取算法(https://github.com/MiWBY/MCA)大致可以分为四个步骤(如图gydF4y2Ba
1gydF4y2Ba )。gydF4y2Ba
图1gydF4y2Ba
流的灯丝提取算法。gydF4y2Ba
(1)卷积gydF4y2Ba 。首先,使用高斯滤波器,我们对原始图像卷积成一系列的分层图像。不同的完整宽度一半最高可以设置不同的图像层:gydF4y2Ba
(6)gydF4y2Ba
XgydF4y2Ba
jgydF4y2Ba
=gydF4y2Ba
GgydF4y2Ba
jgydF4y2Ba
- - - - - -gydF4y2Ba
1gydF4y2Ba
∗gydF4y2Ba
XgydF4y2Ba
- - - - - -gydF4y2Ba
GgydF4y2Ba
jgydF4y2Ba
∗gydF4y2Ba
XgydF4y2Ba
jgydF4y2Ba
=gydF4y2Ba
1、2gydF4y2Ba
,gydF4y2Ba
…gydF4y2Ba
,gydF4y2Ba
NgydF4y2Ba
年代gydF4y2Ba
。gydF4y2Ba
在哪里gydF4y2Ba
XgydF4y2Ba
是原始图像,gydF4y2Ba
XgydF4y2Ba
jgydF4y2Ba
是卷积后的j子图象,gydF4y2Ba
GgydF4y2Ba
jgydF4y2Ba
- - - - - -gydF4y2Ba
1gydF4y2Ba
和gydF4y2Ba
GgydF4y2Ba
jgydF4y2Ba
是不同的高斯光束对不同空间的组件,gydF4y2Ba
∗gydF4y2Ba
卷积运算,gydF4y2Ba
NgydF4y2Ba
年代gydF4y2Ba
层的数目。gydF4y2Ba
在这个过程中,结构在不同尺度的天文图像分为不同层次(子图象),并且每一层包含类似的尺度,使输入源成为后来去噪和简单的提取过程。gydF4y2Ba
(2)DecompostiongydF4y2Ba 。我们MCA算法适用于每个分层图像,以便每个分层图像分解为一个卡通层和结构层。这里我们利用曲波卡通层和当地DCT的字典词典的纹理层节中描述gydF4y2Ba
2.2gydF4y2Ba 。卡通层包含大多数细丝和低频噪声,和纹理层包含来源,高频噪音,和小丝的一部分。gydF4y2Ba
斯塔克等。gydF4y2Ba
17gydF4y2Ba 基于BCR)提出了MCA分解算法算法(块协调放松)。给出的算法如下。输入:子图象gydF4y2Ba
XgydF4y2Ba
jgydF4y2Ba
卷积后,被描述为输入图像gydF4y2Ba
xgydF4y2Ba
在这里,字典gydF4y2Ba
DgydF4y2Ba
cgydF4y2Ba
卡通的层,字典gydF4y2Ba
DgydF4y2Ba
tgydF4y2Ba
的纹理层,迭代次数gydF4y2Ba
lgydF4y2Ba
米gydF4y2Ba
一个gydF4y2Ba
xgydF4y2Ba
和阈值gydF4y2Ba
δgydF4y2Ba
=gydF4y2Ba
λgydF4y2Ba
·gydF4y2Ba
lgydF4y2Ba
米gydF4y2Ba
一个gydF4y2Ba
xgydF4y2Ba
。gydF4y2Ba
输出:卡通层gydF4y2Ba
xgydF4y2Ba
cgydF4y2Ba
和纹理层gydF4y2Ba
xgydF4y2Ba
tgydF4y2Ba
。gydF4y2Ba
(1)gydF4y2Ba
初始化gydF4y2Ba
lgydF4y2Ba
米gydF4y2Ba
一个gydF4y2Ba
xgydF4y2Ba
,gydF4y2Ba
λgydF4y2Ba
=gydF4y2Ba
kgydF4y2Ba
∗gydF4y2Ba
ϵgydF4y2Ba
tgydF4y2Ba
ygydF4y2Ba
pgydF4y2Ba
我gydF4y2Ba
cgydF4y2Ba
一个gydF4y2Ba
lgydF4y2Ba
lgydF4y2Ba
ygydF4y2Ba
,gydF4y2Ba
kgydF4y2Ba
=gydF4y2Ba
3gydF4y2Ba
,在那里gydF4y2Ba
ϵgydF4y2Ba
的值是噪音水平。然后阈值gydF4y2Ba
δgydF4y2Ba
=gydF4y2Ba
λgydF4y2Ba
·gydF4y2Ba
lgydF4y2Ba
米gydF4y2Ba
一个gydF4y2Ba
xgydF4y2Ba
。gydF4y2Ba
(2)gydF4y2Ba
为gydF4y2Ba
jgydF4y2Ba
=gydF4y2Ba
1gydF4y2Ba
:gydF4y2Ba
lgydF4y2Ba
米gydF4y2Ba
一个gydF4y2Ba
xgydF4y2Ba
为gydF4y2Ba
kgydF4y2Ba
=gydF4y2Ba
1gydF4y2Ba
:gydF4y2Ba
PgydF4y2Ba
(我)gydF4y2Ba
更新gydF4y2Ba
xgydF4y2Ba
cgydF4y2Ba
假设gydF4y2Ba
xgydF4y2Ba
tgydF4y2Ba
是固定的:gydF4y2Ba
(一)gydF4y2Ba
贵司剩余gydF4y2Ba
rgydF4y2Ba
=gydF4y2Ba
xgydF4y2Ba
- - - - - -gydF4y2Ba
xgydF4y2Ba
cgydF4y2Ba
- - - - - -gydF4y2Ba
xgydF4y2Ba
tgydF4y2Ba
。gydF4y2Ba
(b)gydF4y2Ba
计算gydF4y2Ba
αgydF4y2Ba
cgydF4y2Ba
=gydF4y2Ba
DgydF4y2Ba
cgydF4y2Ba
+gydF4y2Ba
xgydF4y2Ba
cgydF4y2Ba
+gydF4y2Ba
rgydF4y2Ba
。gydF4y2Ba
(c)gydF4y2Ba
软阈值的系数gydF4y2Ba
αgydF4y2Ba
cgydF4y2Ba
与gydF4y2Ba
δgydF4y2Ba
阈值,得到gydF4y2Ba
αgydF4y2Ba
^gydF4y2Ba
cgydF4y2Ba
。gydF4y2Ba
(d)gydF4y2Ba
重建gydF4y2Ba
xgydF4y2Ba
cgydF4y2Ba
通过gydF4y2Ba
xgydF4y2Ba
cgydF4y2Ba
=gydF4y2Ba
DgydF4y2Ba
cgydF4y2Ba
αgydF4y2Ba
^gydF4y2Ba
cgydF4y2Ba
。gydF4y2Ba
(2)gydF4y2Ba
更新gydF4y2Ba
xgydF4y2Ba
tgydF4y2Ba
用上面的方法gydF4y2Ba
应用电视校正gydF4y2Ba
xgydF4y2Ba
cgydF4y2Ba
=gydF4y2Ba
xgydF4y2Ba
cgydF4y2Ba
- - - - - -gydF4y2Ba
μgydF4y2Ba
γgydF4y2Ba
TgydF4y2Ba
VgydF4y2Ba
(gydF4y2Ba
xgydF4y2Ba
cgydF4y2Ba
)gydF4y2Ba
/gydF4y2Ba
xgydF4y2Ba
cgydF4y2Ba
,在那里gydF4y2Ba
μgydF4y2Ba
是最小的参数,由line-decreasing整体罚函数,选择或温和的固定步长值保证收敛。gydF4y2Ba
(3)gydF4y2Ba
更新的阈值gydF4y2Ba
γgydF4y2Ba
=gydF4y2Ba
γgydF4y2Ba
- - - - - -gydF4y2Ba
λgydF4y2Ba
。gydF4y2Ba
如果gydF4y2Ba
γgydF4y2Ba
>gydF4y2Ba
λgydF4y2Ba
,返回步骤2。完成。gydF4y2Ba
(3)消除干扰gydF4y2Ba 。首先,我们使用迭代清洗算法降噪每一层提出的男性'shchikov et al。gydF4y2Ba
34gydF4y2Ba ]。清洗算法采用全球single-scale强度阈值图像,随着大规模背景有效地过滤掉了空间分解。这种迭代算法自动发现截止电平之间的信号噪声的重要来源和背景在每个规模。接下来,我们加强细节的卡通层和结构层。gydF4y2Ba
(4)组合和提取gydF4y2Ba 。提取的纤维,我们第一次合并卡通层和文本层为每个图像分层。因为丝是不规则的,和结构纤维存在的卡通层和结构层,是不适当的使用一个组件来表示纤维。例如,如果我们只使用卡通层代表丝,丝可能会失去一些纹理。因此,我们合并卡通层和文本层更好地代表细丝。接下来,分层子图象产生细丝被添加在一起。最后,我们应用分水岭算法来突出细丝的轮廓。gydF4y2Ba
通过应用MCA分解一个真实的图像,可以获得新功能(组件)。这将导致更好的图像可分性。此外,光滑的组件有一个更好的比原始图像的信噪比。gydF4y2Ba