論文の概要: A Cone-Constrained Bilinear Decomposition for Total Scaled-Gradient Variation Models
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2609.00036v1
- Date: Sat, 29 Aug 2026 08:13:34 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2026-09-02 16:31:35.738255
- Title: A Cone-Constrained Bilinear Decomposition for Total Scaled-Gradient Variation Models
- Title(参考訳): 大規模勾配変動モデルに対するコーン拘束双線形分解法
- Abstract要約: 画像復元におけるエッジとコーナーの保存には,TSGV正則化器が有効であることが示されている。
そこで本研究では,球面制約に支配される最適化問題を提案する。
特に、コーン制約は、エッジとコーナー保存行動の特徴付けにおいて中心的な役割を果たす。
- 参考スコア(独自算出の注目度): 0.758305251912708
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: The total scaled-gradient variation (TSGV) regularizer, derived from sparse modeling of piecewise-linear structures, has been shown to preserve edges and corners in image restoration. However, its highly nonconvex and nonlinear nature poses severe computational challenges, as existing methods often suffer from parameter sensitivity or lack convergence guarantees. To overcome this, we propose a tailored bilinear decomposition that decouples the nonlinear weighted gradient in the TSGV regularizer. This approach yields an equivalent optimization problem governed by cone or sphere constraints, depending on the chosen scaling function. In particular, the cone constraint plays a central role in characterizing edge- and corner-preserving behavior. We solve this reformulation using the alternating minimization method (AMM) equipped with a majorization--minimization strategy, ensuring a monotonic decrease in energy without step-size tuning. Furthermore, we provide a geometric interpretation of the edge-preserving properties of these constraints by analyzing their asymptotic behavior near image singularities. We establish the global convergence of the proposed method to a critical point within the Kurdyka--Łojasiewicz framework. Extensive numerical experiments on Gaussian denoising and non-line-of-sight (NLOS) imaging show that the proposed method achieves PSNR and SSIM competitive with or superior to representative variational methods, especially at high noise levels, and improves the structural reconstruction under dense and sparse scanning.
- Abstract(参考訳): 片方向線形構造のスパースモデリングから得られたTSGV正則化器は、画像復元においてエッジとコーナーを保存できることが示されている。
しかし、その非常に非凸かつ非線形な性質は、既存の手法がパラメータ感度や収束保証の欠如に悩まされることがしばしばあるため、深刻な計算上の問題を引き起こす。
そこで本研究では,TSGV正則化器の非線形重み付き勾配を分解する二線形分解法を提案する。
このアプローチは、選択されたスケーリング関数によって、コーンや球面の制約によって支配される等価な最適化問題を導出する。
特に、コーン制約は、エッジとコーナー保存行動の特徴付けにおいて中心的な役割を果たす。
我々は, 段差調整を伴わずにエネルギーの単調な減少を確実にし, 大規模化最小化戦略を備えた交代最小化法(AMM)を用いて, この改定を解く。
さらに,画像特異点近傍の漸近挙動を解析することにより,これらの制約のエッジ保存特性を幾何学的に解釈する。
我々は提案手法のグローバル収束をクルディカ-ジョジャシエヴィチフレームワーク内の臨界点に確立する。
ガウスデノイングおよび非視線画像(NLOS)の広範囲にわたる数値実験により,提案手法は,高雑音レベルにおいて代表的変分法と競合するPSNRおよびSSIMを実現し,高密度・スパース走査下での構造再構成を改善することを示す。
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