一类四阶偏微分方程图像处理问题研究
[Abstract]:PDE (partial differential equation (Partial Diffusion Equation,PDE) denoising model has good denoising effect. PDE denoising model can be divided into two categories: variational PDE method and diffusion PDE method. However, the second-order PDE approximates the original graph by piecewise plane, so the second-order denoising model has a "ladder" effect, which produces false boundaries in the original flat region. The fourth-order equation approximates the original graph by a piecewise oblique plane, which can essentially avoid the "ladder" effect. But the existing four-order denoising model can not preserve the edge of the image. For PDE image segmentation, in the traditional level set method, natural continuation can not guarantee that the embedded function is always a signed distance function in the evolution process, so it needs to be reinitialized in the evolution process. This has an impact on the efficiency and accuracy of segmentation. The work of this paper is as follows: by comparing the advantages and disadvantages between the classical Y-K model and the LLT model, and transforming ideas, a new fourth-order PDE. is constructed directly from the point of view of diffusive PDE and according to the properties of the fourth-order diffusion equation. Based on the above ideas, this paper presents a fourth order PDE denoising model based on image features. In the framework of LLT model, the diffusion coefficient is introduced, so that the equation can adaptively judge the degree of diffusion according to the characteristics of the image. In this paper, the first-order gradient operator with stronger edge detection ability and less noise effect is used as diffusion coefficient. The fourth order term is applied to the variational level set segmentation model to obtain a fourth order regularization level set method. Starting directly from the evolution equation of the embedded function, the fourth order term is coupled to avoid reinitialization. For the numerical realization of the model, the difference method is used to discretize the model, and a central difference explicit scheme is proposed. However, the explicit scheme has a great limitation on the step size, which seriously affects the calculation efficiency. So we design a semi-implicit scheme and introduce the addition operator splitting algorithm (Addition Operator Splitting Algorithm,AOS), which can increase the step size to achieve a compromise in efficiency and precision. Finally, in the part of numerical experiment, the white noise of Gao Si with different intensity is added to the smooth image, and the proposed denoising model is applied to de-noising. The experimental results are compared with other models. The fourth order regularization level set method is also compared with the classical distance regularization level set method. It is found that the model in this paper allows a larger range of initial values. It also avoids the disadvantage that the segmentation result of geodesic active contour model is too smooth.
【学位授予单位】:哈尔滨工业大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2017
【分类号】:TP391.41;O175.2
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,本文编号:2251880
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