稀疏表示(sparse representation)和字典學習


      近十幾年來,稀疏(sparsity)已經成為信號處理及其應用領域中處於第一位的概念之一。近來,研究人員又致力於過完備(overcomplete)信號表示的研究。這種表示不同於許多傳統的表示。因為它能提供一個廣闊范圍的生成元素(atoms)。而冗余(redundant)信號表示的魅力正在於其能經濟地(緊致)的表示一大類信號。對稀疏性的興趣源自於新的抽樣理論-壓縮傳感(compressed sensing)的發展,壓縮傳感是香農采樣理論的一種替代,其利用信號本身是稀疏的這一先驗,而香農理論是設計用於頻率帶寬有限的信號的。通過建立采樣和稀疏的直接聯系,壓縮傳感在大量的科學領域,如編碼和信息論,信號和圖像采集處理,醫學成像,及地理和航天數據分析等都得到應用。壓縮傳感的另一貢獻是許多傳統的逆問題,如斷層圖像重建,可以看作壓縮傳感問題。這類病態(ill-posed)問題需要正則化。壓縮傳感對尋求系數性解的方法給出了強大的理論支持。

     字典分兩種,一種是隱性字典,implicit dictionary,這種主要是由它們的算法表現出來的,而不是矩陣結構,比如wavelet,curvelet,contourlet,等等。另一種是通過機器學習來從樣本中獲取字典,這種字典表現為一種顯性矩陣,explicit matrix,而算法是用來適應矩陣的,比如PCA,GPCA,MOD,K-SVD等等,這種字典的好處在於比前一種靈活,表現也好,壞處就是耗費時間和運算資源,另外復雜的約束限制了字典的大小以及需要處理的信號的維度(所以論文提出的這個算法最后用3D圖像去噪來表現優越性)。

 

參考:

稀疏編碼和字典學習

http://blog.csdn.net/abcjennifer/article/details/8693342

        


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