【denoising】K-SVD用于图像去噪

前言

    要想深入研究图像去噪问题,肯定离不开各种传统方法。所以从今天起,我会依次对各种传统方法进行调研学习。
    K-SVD去噪方法源于2006年发表在TIP上的一篇文章。这篇文章利用 DCT 过完备字典和 K-SVD 的图像稀疏去噪方法。很不幸,DCT和K-SVD我都是第一次听说。所以今天会花费大量的时候弥补基础知识漏洞。

一、何为DCT

    DCT是一种对图像的二维离散变换。要初步了解她,需要参考下面两篇文章。

  1. 《离散余弦变换(DCT)的来龙去脉》

  2. 《构建DCT过完备字典》

二、何为稀疏表示

    Danifree 参考 Coursera 上 Duke 大学的公开课——Image and video processing, by Pro.Guillermo Sapiro,写下了稀疏表示的介绍博客:稀疏表示介绍
    论文中对于稀疏表示的介绍如下:
    1. The basic idea here is that every signal instance from the family(每一个原图像patch x) we consider can be represented as a linear combination of few (稀疏) columns (atoms) from the redundant dictionary D
    对于 x 的稀疏表示如下


D\alpha\approx x 进行可行的规范,如下:

    2. 含有噪声的图像patch y,是 x 加上零均值方差为 \delta 。对于 y 的稀疏表示约束条件是:


    变形后可得:

下面就是如何解决这个问题。

三、去噪具体方法

去噪具体流程1

去噪具体流程2

四、思考

     这种利用K-SVD去噪的方法在当时十分有效。
但还是能看出其中的一些缺陷,比如一定要将图像分成 \sqrt{n}*\sqrt{n} 大小的patch,而patch之间会有boundary,所以还需要overlap操作,增加了运算量。
还有,D 的维度 k 是需要提前确定的量。

参考文献

《基于 DCT 过完备字典和 K-SVD 的图像稀疏去噪方法》

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