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
1秒前
2秒前
2秒前
xwt3628发布了新的文献求助10
3秒前
YOAAOO发布了新的文献求助10
7秒前
8秒前
ling发布了新的文献求助10
8秒前
绯红逍遥完成签到,获得积分10
9秒前
9秒前
可爱的函函的应助被夏小天采纳,获得10
9秒前
10秒前
战国完成签到 ,获得积分10
11秒前
李锟发布了新的文献求助10
13秒前
绯红逍遥发布了新的文献求助10
13秒前
酷酷海秋给酷酷海秋的求助进行了留言
14秒前
小二郎的应助被Ecokarster采纳,获得10
15秒前
在水一方的应助被Kevin采纳,获得10
15秒前
风中的怜阳完成签到 ,获得积分10
16秒前
16秒前
mayzee完成签到,获得积分10
17秒前
VV关闭了VV的文献求助
17秒前
追风hyzhang完成签到,获得积分10
19秒前
20秒前
花砸发布了新的文献求助10
21秒前
THEFAN完成签到,获得积分10
21秒前
21秒前
彭佳丽完成签到,获得积分10
21秒前
852的应助被晚风采纳,获得10
22秒前
常富育完成签到,获得积分10
22秒前
22秒前
22秒前
25秒前
25秒前
26秒前
缘劫完成签到,获得积分10
26秒前
化小凡发布了新的文献求助10
27秒前
28秒前
夏小天发布了新的文献求助10
28秒前
29秒前
Kevin发布了新的文献求助10
29秒前
高分求助中
(应助此贴封号)通过应助OA文献获取积分 10000
Rosenblum, Global Change Biology 800
Organizational Behavior 510
Management and the Arts 510
Convergent and bidirectional strategies towards the total synthesis of hemibrevetoxin B 300
Geschichtliche Grundbegriffe (GGB), Band 5: Pro–Soz 300
Die Religion in Geschichte und Gegenwart (RGG), 4. Auflage, Band 7: R–S 300
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 医学 生物 计算机科学 工程类 纳米技术 内科学 物理 有机化学 化学工程 生物化学 复合材料 光电子学 细胞生物学 心理学 量子力学 催化作用 物理化学 电极
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 7799061
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 9334026
关于积分的说明 20465430
捐赠科研通 7390026
什么是DOI,文献DOI怎么找? 3325909
关于科研通互助平台的介绍 2473074
邀请新用户注册赠送积分活动 2343395