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
Orange应助辛勤妙菡采纳,获得10
刚刚
QQ小杰关注了科研通微信公众号
刚刚
刚刚
慕青应助科研通管家采纳,获得10
刚刚
嘉月拾完成签到,获得积分10
刚刚
aajhajkahna应助科研通管家采纳,获得10
1秒前
1秒前
lixinglei应助hcy采纳,获得20
1秒前
科研狗应助科研通管家采纳,获得30
1秒前
aajhajkahna应助科研通管家采纳,获得10
1秒前
阿仔爱学习完成签到,获得积分10
1秒前
woshi123应助科研通管家采纳,获得10
1秒前
上官若男应助科研通管家采纳,获得10
1秒前
2秒前
2秒前
Lny应助michael采纳,获得10
2秒前
天晴应助科研通管家采纳,获得10
2秒前
宁恕完成签到,获得积分10
2秒前
ZQQ完成签到,获得积分10
2秒前
无私的黄豆完成签到 ,获得积分10
2秒前
3秒前
parny完成签到 ,获得积分10
3秒前
若初完成签到,获得积分10
3秒前
hzzzz完成签到,获得积分10
3秒前
zzzz应助万事顺意采纳,获得10
3秒前
王一g完成签到,获得积分0
3秒前
自由凌丝完成签到,获得积分10
3秒前
正直小土豆完成签到,获得积分10
3秒前
biomds完成签到,获得积分10
4秒前
Yanis完成签到,获得积分10
4秒前
高高诗柳完成签到 ,获得积分10
4秒前
林雾完成签到,获得积分10
4秒前
snitch完成签到,获得积分10
4秒前
小熊发布了新的文献求助10
4秒前
辛勤的机器猫完成签到,获得积分10
5秒前
5秒前
青鱼完成签到,获得积分10
5秒前
TIANRU发布了新的文献求助10
5秒前
谦让鱼完成签到 ,获得积分10
5秒前
任性饼干完成签到 ,获得积分10
5秒前
高分求助中
Markov Chain Monte Carlo 10000
(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
Common Foundations of American and East Asian Modernisation: From Alexander Hamilton to Junichero Koizumi 5000
Advanced Weaponeering Fourth Edition, Volume 2 1000
Weaponeering: An Introduction Fourth Edition, Volume 1 1000
悉尼大学博士学位论文,题目:Modelling and testing of one-sided stitched laminated composites. 作者:Kristopher P. Plain 700
Matrix Methods in Data Mining and Pattern Recognition Second Edition 610
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 7557840
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 9139979
关于积分的说明 19535866
捐赠科研通 7147486
什么是DOI,文献DOI怎么找? 3261283
关于科研通互助平台的介绍 2427790
邀请新用户注册赠送积分活动 2250628