Elad's Sparse & Redundant Representations: Theory to Image Proce...

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《稀疏与冗余表示:从理论到信号与图像处理应用》是Michael Elad在The Technion – Israel Institute of Technology撰写的一部作品,它深入探讨了稀疏表示和冗余表示在信号与图像处理领域的理论基础及其实际应用。本书分为两个主要部分,首先是理论探讨,包括数学原理、算法设计以及它们在信号处理中的基本概念,如线性代数中的稀疏矩阵和压缩感知理论。 在理论部分,作者强调了稀疏性在表示中的核心作用,即信号或图像数据可以被有效地用少数非零元素来近似,这种特性使得数据在高维空间中具有显著的结构。这在数学上通常归结为压缩感知理论,它指出即使在采样不足的情况下,通过寻找最优的稀疏解也能重构信号。而冗余表示则是关注信号中存在的重复信息或多个不同但等效的表示方式,这对于图像压缩和编码技术至关重要。 接着,书中的应用部分深入探讨了这些理论如何应用于实际问题。例如,图像降噪是其中的重要应用之一。通过稀疏表示,可以通过寻找图像中噪声最少的稀疏系数来去除噪声,这种方法在诸如小波变换、稀疏编码等方法中得到广泛应用。而去模糊则是另一个关键领域,通过对模糊图像进行稀疏优化,可以恢复出清晰度,这是基于反卷积和迭代算法实现的。 此外,书中的内容还涵盖了图像压缩,通过构建冗余表示,如通过离散余弦变换(DCT)或小波变换将图像转换为系数空间,然后通过阈值或熵编码去除冗余,从而实现高效的数据存储和传输。这些方法在JPEG和JPEG2000等图像编码标准中占据核心地位。 《稀疏与冗余表示》是一本将深度理论与实际案例相结合的著作,对于理解和实践信号与图像处理的工程师、研究人员以及对数据科学有兴趣的读者来说,提供了宝贵的理论指导和实践经验。它展示了稀疏和冗余表示在提升信号处理性能、提高图像质量和压缩效率方面的巨大潜力,以及它们在未来信息技术发展中的重要作用。