The Laplacian operator transforms the image into its Laplacian field, which usually is sparse and satisfies a stable distribution. On the other hand, an image can be uniquely reconstructed from its Laplacian field via solving a Poisson equation with a proper boundary condition. Such uniqueness is mathematically guaranteed. Thanks to these properties, we propose to use the sparse Laplacian field to present the image. We first show that the Laplacian field is sparse and satisfies a stable distribution on hundreds images. Then, we show that the image can be accurately reconstruct from its Laplacian field. For the reconstruction task, we propose a shared-kernel wavelet neural network, which solves the Poisson equation and has three advantages. First, it has less than {\bf 0.0002M} parameters, which is compact enough for most of devices. Second, it has linear computation complexity, leading to a real-time reconstruction. Third, it achieves higher accuracy than previous methods. Several numerical experiments are conducted to show the effectiveness and efficiency of the sparse Laplacian field and the proposed Poisson solver. The proposed method can be applied in a large range of applications such as image compression, low light enhancement, object tracking, etc.


翻译:拉普拉斯算子将图像变换为其拉普拉斯场,该场通常稀疏且满足稳定分布。另一方面,通过求解带适当边界条件的泊松方程,图像可唯一地从其拉普拉斯场重建,这种唯一性在数学上得到保证。基于这些特性,我们提出使用稀疏拉普拉斯场表示图像。首先,我们证明在数百张图像中拉普拉斯场具有稀疏性且满足稳定分布。然后,我们证明图像可以从其拉普拉斯场精确重建。针对重建任务,我们提出一种共享核小波神经网络来求解泊松方程,该网络具有三个优势:第一,其参数不足{\bf 0.0002M},可紧凑适配大多数设备;第二,具有线性计算复杂度,可实现实时重建;第三,相比现有方法具有更高精度。通过多个数值实验验证了稀疏拉普拉斯场及所提泊松求解器的有效性与高效性。该方法可广泛应用于图像压缩、低光增强、目标跟踪等领域。

0
下载
关闭预览

相关内容

【NeurIPS2020-MIT】子图神经网络,Subgraph Neural Networks
专知会员服务
46+阅读 · 2020年9月28日
大讲堂 | 基于小波变换的图卷积神经网络
AI研习社
12+阅读 · 2019年1月3日
图神经网络最近这么火,不妨看看我们精选的这七篇
人工智能前沿讲习班
37+阅读 · 2018年12月10日
数据分析师应该知道的16种回归方法:泊松回归
数萃大数据
35+阅读 · 2018年9月13日
【深度学习基础】4. Recurrent Neural Networks
微信AI
16+阅读 · 2017年7月19日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2016年12月31日
国家自然科学基金
5+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2014年12月31日
Arxiv
0+阅读 · 4月24日
VIP会员
最新内容
《决策模型比较研究》
专知会员服务
5+阅读 · 今天5:16
《美军水下战与海床战概述及本地实施》
专知会员服务
2+阅读 · 今天4:30
面向未来冲突推进陆军情报体制改革
专知会员服务
2+阅读 · 今天4:12
乌克兰纵深打击如何重塑俄罗斯的战略选择
专知会员服务
2+阅读 · 7月24日
俄乌战争中关于中程打击无人机部署的经验启示
《基于强化学习的自动化红队测试》
专知会员服务
5+阅读 · 7月23日
相关基金
国家自然科学基金
2+阅读 · 2016年12月31日
国家自然科学基金
5+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2014年12月31日
Top
微信扫码咨询专知VIP会员