1.一种基于低秩全变分深度先验融合的视觉数据补全方法,其特征在于,所述基于低秩全变分深度先验融合的视觉数据补全方法,包括:构建低秩全变分深度先验融合算法,将观测张量输入低秩全变分深度先验融合算法,所述低秩全变分深度先验融合算法引入三个辅助变量 以及约束条件和 目标函数用如下公式表示:
其中,Lβ()表示目标函数, 表示复原张量, 和Λn是拉格朗日乘子,βi,i=1,…,4是拉格朗日乘子系数,||·||LT表示基于log函数的非凸转化张量核范数,n1表示宽度,n2表示高度,n3表示通道数, 表示强制执行复原张量 和观测张量 在索引集Ω保持相等的投影算子,<·,·>为内积, 为F范数,T表示矩阵转置, 表示局部连续性的先验,λ和τ为两个权衡参数,n=1,2,3,||·||21为l21范数,Un、Vn为 的矩阵因子, 表示P的梯度,P表示 的二维形式, 表示Un与 的矩阵乘积,n表示维度;
采用ADMM算法对低秩全变分深度先验融合算法的辅助变量 辅助变量 辅助变量复原张量 矩阵因子Un和矩阵因子Vn进行优化,更新拉格朗日参数;
输出复原张量。
2.根据权利要求1所述的基于低秩全变分深度先验融合的视觉数据补全方法,其特征在于,所述构建低秩全变分深度先验融合算法,包括:将观测张量转化为似然项和正则化项;
通过非凸log函数对转化张量核范数进行近似逼近;
引入非凸l21范数,构建非凸增强三维全变分正则项;
在PnP框架下插入CNN模型,得到低秩全变分深度先验融合算法。
3.根据权利要求2所述的基于低秩全变分深度先验融合的视觉数据补全方法,其特征在于,所述通过非凸log函数对转化张量核范数进行近似逼近,包括:在转化张量核范数基础上引入log函数衡量奇异值并作为秩函数的非凸松弛,用公式表示为:其中, 表示中间变量, 为 第i个前向切面的第j个奇异值, 为的离散余弦变换形式,ε>0为一个常数;
非凸松弛的最小化模型可以表示为:
其中, ||·||LT为基于log函数的非凸转化张量核范数,表示强制执行 和 在索引集Ω保持相等的投影算子。
4.根据权利要求2所述的基于低秩全变分深度先验融合的视觉数据补全方法,其特征在于,所述引入非凸l21范数,构建非凸增强三维全变分正则项,用公式表示如下:其中, 表示非凸增强三维全变分正则项,r为矩阵分解维度,I表示单位矩阵。
5.根据权利要求1所述的基于低秩全变分深度先验融合的视觉数据补全方法,其特征在于,所述采用ADMM算法对低秩全变分深度先验融合算法的辅助变量 辅助变量 辅助变量 复原张量 矩阵因子Un和矩阵因子Vn进行优化,包括:求解辅助变量
移除所有无关因子, 相关子问题可表示为:其中, 表示 的第i个前向切面, 表示 的第i个前向切面的非凸转化张量核范数, t表示迭代次数,fft()表示傅里叶运算,求解上式需要分别计算每个前向切面,每个前向切面都有如下闭式解:通过对每个前向切面 进行奇异值分解,可得到U2与V2, 为对角矩阵,对角线上的元素表示为 且求解算子Eα,ε(·)的具体形式为:其中,c1=|x|‑ε, ε表示一个常数,最后对 做逆傅里叶运算,即
求解辅助变量
相关的子问题为:
其中, 表示第t+1轮迭代辅助变量 的取值, 表示第t轮迭代复原张量 的取值,表示第t轮迭代拉格朗日乘子 的取值;
以 作为待恢复的数据,可以将空间切片提供给去噪器FFDNet以优化求解,具体形式为:其中, 表示 的第i个前向切面, 表示 的第i个前向切面;
求解辅助变量
通过从低秩全变分深度先验融合算法的目标函数中提取所有包含 的项,则需要求解:t
其中, 表示第t+1轮迭代辅助变量 的取值, 表示Un与 的矩阵乘积,tUn表示第t轮迭代矩阵因子Un的取值, 表示第t轮迭代矩阵因子Vn的取值, 表示第t轮迭代拉格朗日乘子Λn的取值;
通过对方程进行快速傅里叶变换和卷积定理, 的封闭形式解为:其中, 为中间变量,⊙表示元素乘积, 是傅里叶变换, 表示转置变换,2
|·|是元素方向的平方,fold(·)表示卷积操作, 表示差分矩阵, 表示逆算子,1表示全为1的张量;
求解复原张量
通过从低秩全变分深度先验融合算法的目标函数中收集所有包含 的项目,可获得:其中, 表示第t+1轮迭代复原张量 的取值, 表示第t+1轮迭代辅助变量 的取值, 表示第t轮迭代拉格朗日乘子 的取值, 表示第t轮迭代拉格朗日乘子的取值;
假设 即 子问题 的封闭形式解:
其中, 表示Ω的补集;
求解矩阵因子Un,n=1,2,3:
通过从目标函数中去掉与Un无关的项,则Un的子问题可以表述为:其中, 表示第t+1轮迭代矩阵因子Un的取值, 表示第t+1轮迭代变量 的取值;
由于Vn是正交矩阵,则上式等价地重新表述为:假设变量 其闭式解为:
其中,|| ||2表示l2范数;
求解矩阵因子Vn,n=1,2,3:
通过从低秩全变分深度先验融合算法的目标函数中提取所有包含Vn的项,则需要求解:其中, 表示第t+1轮迭代矩阵因子Vn的取值;
其封闭解为:
其中,svd()表示奇异值分解,D表示对角矩阵、B、C表示酉矩阵。