Manifold Graph Signal Restoration Using Gradient Graph Laplacian Regularizer

数学 图形带宽 拉普拉斯矩阵 算法 平面图 邻接矩阵 谱图论 图形能量 图形 电压图 组合数学 折线图
作者
Fei Chen,Gene Cheung,Xue Zhang
出处
期刊:IEEE Transactions on Signal Processing [Institute of Electrical and Electronics Engineers]
卷期号:72: 744-761 被引量:1
标识
DOI:10.1109/tsp.2023.3343560
摘要

In the graph signal processing (GSP) literature, graph Laplacian regularizer (GLR) was used for signal restoration to promote piecewise smooth / constant reconstruction with respect to an underlying graph. However, for signals slowly varying across graph kernels, GLR suffers from an undesirable “staircase” effect. In this paper, focusing on manifold graphs—collections of uniform discrete samples on low-dimensional continuous manifolds—we generalize GLR to gradient graph Laplacian regularizer (GGLR) that promotes planar / piecewise planar (PWP) signal reconstruction. Specifically, for a graph endowed with sampling coordinates (e.g., 2D images, 3D point clouds), we first define a gradient operator, using which we construct a gradient graph for nodes’ gradients in the sampling manifold space. This maps to a gradient-induced nodal graph (GNG) and a positive semi-definite (PSD) Laplacian matrix with planar signals as the 0 frequencies. For manifold graphs without explicit sampling coordinates, we propose a graph embedding method to obtain node coordinates via fast eigenvector computation. We derive the means-square-error minimizing weight parameter for GGLR efficiently, trading off bias and variance of the signal estimate. Experimental results show that GGLR outperformed previous graph signal priors like GLR and graph total variation (GTV) in a range of graph signal restoration tasks.

科研通智能强力驱动
Strongly Powered by AbleSci AI
科研通是完全免费的文献互助平台,具备全网最快的应助速度,最高的求助完成率。 对每一个文献求助,科研通都将尽心尽力,给求助人一个满意的交代。
实时播报
大导师发布了新的文献求助10
刚刚
huang应助高兴的丝采纳,获得10
刚刚
负责的绿柏关注了科研通微信公众号
刚刚
1秒前
1秒前
暖若安阳发布了新的文献求助10
1秒前
1秒前
2秒前
ye完成签到 ,获得积分20
3秒前
3秒前
屁特发布了新的文献求助10
3秒前
4秒前
4秒前
4秒前
guy完成签到 ,获得积分10
4秒前
你的能朋友完成签到,获得积分20
5秒前
折枝念晚宁完成签到,获得积分10
5秒前
5秒前
5秒前
马邦德完成签到,获得积分10
6秒前
共享精神应助高瑛键采纳,获得10
6秒前
Aiden发布了新的文献求助10
6秒前
wen发布了新的文献求助10
7秒前
耍酷寒烟应助Lucas采纳,获得10
7秒前
漂亮的凛发布了新的文献求助30
7秒前
fwhdemon发布了新的文献求助10
7秒前
XX发布了新的文献求助10
7秒前
风趣绿柳发布了新的文献求助10
7秒前
8秒前
科研通AI6.4应助juanlajiao采纳,获得10
8秒前
逝水发布了新的文献求助10
8秒前
可靠的映阳完成签到,获得积分10
8秒前
SciGPT应助盒盒怪采纳,获得30
9秒前
CodeCraft应助盒盒怪采纳,获得10
9秒前
思源应助优秀擎采纳,获得10
9秒前
123发布了新的文献求助10
10秒前
cccz发布了新的文献求助20
10秒前
10秒前
hhhhhh发布了新的文献求助10
10秒前
桐桐应助chendi20082009采纳,获得10
11秒前
高分求助中
(应助此贴封号)【重要!!请各用户(尤其是新用户)详细阅读】【科研通的精品贴汇总】 10000
Principles of town planning: translating concepts to applications 1000
Cognitive Psychology in a Changing World 800
内視鏡的に摘除しえた十二指腸乳頭部腫瘍の2例 660
Management and the Arts 510
Matrix Methods in Data Mining and Pattern Recognition Second Edition 510
The Neuroscience of Language 400
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 医学 生物 纳米技术 工程类 有机化学 化学工程 生物化学 计算机科学 内科学 物理 复合材料 催化作用 细胞生物学 无机化学 光电子学 物理化学 电极 基因
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 7685583
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 9249034
关于积分的说明 19955665
捐赠科研通 7258657
什么是DOI,文献DOI怎么找? 3289246
关于科研通互助平台的介绍 2446266
邀请新用户注册赠送积分活动 2293451