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专利号: 2019108742746
申请人: 南京信息工程大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2025-12-30
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种基于非局部正则的压缩感知网络图像重建方法,其特征在于:该方法包括以下步骤:S1、获取图片数据,进行归一化处理,得到待采样的图片序列;对图像序列进行采样,获得相应的测量向量,表示为:M M×N N

y=Φx y∈R ,Φ∈R ,x∈R

其中y表示测量向量,Φ表示高斯随机测量矩阵,x表示归一化处理后的图像,M表示测量向量大小,N为图像的像素数;

S2、获取所需重建图片的尺寸,根据该尺寸大小设置随机噪声;构建压缩感知网络模型,将随机噪声和步骤S1所得测量向量作为网络的输入,添加非局部正则约束,设计非局部正则的压缩感知网络模型的目标函数,并预设网络模型的超参数;

添加非局部正则约束的压缩感知网络模型的目标函数为:其中,第一项是数据保真项,第二项是非局部正则项,λ是平衡两项的正则参数,uw(z)∈H×W×CR 是网络模型的输入,H、W和C分别表示图像的长、宽及通道数,z表示随机生成的噪声,wM表示网络模型的参数,yi∈R 是对应于图像序列第i帧的测量向量,Pi(*)为提取函数,用来提取uw(z)的第i帧,并转化为H×W的向量形式,Φ是高斯随机测量矩阵;通过最小化该目标函数,利用构建好的网络模型求解出重建后的图像;

预设网络模型的超参数包括:设置网络的学习率为0.01,非局部正则化初始参数为0;

设置优化网络模型的迭代次数T;

S3、采用半二次分裂算法对步骤S2所述的目标函数进行求解,交替迭代优化所构造的压缩感知网络模型,并进行正则项参数的更新,直到满足迭代结束条件;所述迭代结束条件是指,达到预先设置的迭代次数T,或者迭代过程收敛;

S31、引入一个辅助变量g,将网络模型的目标函数变为S32、利用拉格朗日乘子方法将式(2)变成无约束优化问题,即:其中γ是uw(z)和g之间的惩罚参数;

S33、根据公式(3),固定住辅助变量g,即在g不变的基础上,通过求解式(4)更新网络模型参数w;

k+1

采用Adam算法求解式(4)更新生成网络参数w :k+1 k k

w ←w‑αAdam(w ,dw)(6)其中α是网络模型的学习率,dw表示w的梯度,k表示当前次迭代次数;

S34、根据公式(3),固定住网络参数w,即在保持w不变的基础上通过求解式(7)更新辅助变量g,并更新惩罚参数γ,S35、更新当前迭代次数为k+1,若k+1

S36、若当前次迭代不收敛,交替迭代执行步骤S33‑S35;若当前次迭代收敛,进入步骤S4;

S4、迭代过程结束后,根据当前次迭代结果计算得到重建后的图片序列,从而实现非局部正则约束的压缩感知网络的图片重建;

k+1

若第k+1次迭代收敛,则输出第k+1次迭代更新后的 和g ,网络模型最终的输出结果 便是相应的重建后的图片。

2.根据权利要求1所述的一种基于非局部正则的压缩感知网络图像重建方法,其特征在于:所述步骤S35中计算并判断当前次迭代是否收敛,具体为:计算在第k+1次迭代下的收敛性条件RelErr,公式如下:设置第一阈值ε1,当RelErr<ε1,判定当前次迭代收敛,否则,判定为不收敛。