Assimilation of Images via Dictionary Learning-Based Sparsity Regularization Strategy: An Application for Retrieving Fluid Flows

正规化(语言学) 欠定系统 黑森矩阵 数学 算法 反问题 符号 应用数学 计算机科学 人工智能 数学分析 算术
作者
Long Li,Jianwei Ma,François-Xavier Le Dimet,Arthur Vidard
出处
期刊:IEEE Transactions on Geoscience and Remote Sensing [Institute of Electrical and Electronics Engineers]
卷期号:60: 1-20 被引量:1
标识
DOI:10.1109/tgrs.2021.3110799
摘要

In this work, we propose a structure sparsity regularization strategy in the framework of 4-D variational data assimilation (4-D Var). In meteorology and oceanography, the number of unknown model variables is far fewer than that of image observations, often leading to solve an underdetermined nonlinear inverse problem. In recent years, the $\ell ^{1}$ -norm-based sparsity regularization approach has attracted great attention in the field of 4-D Var because of its data structure preservation and noise suppression. To avoid little underlying physical priors considered, we introduce a widely used dictionary learning (DL) method to adaptively derive an efficient sparse approximation via learning a basis from a given dataset. For our target application of estimating sea surface flows, we consider a DL sparsity constraint on the variable of flow vorticity due to its rich spatial variation related to flows evolution. A novel anisotropic regularization method combined with fluid dynamics characteristics could overcome magnitude underestimation and staircase artifacts appearing in the gradient regularization-based 4-D Var method. The split Bregman iteration with fast convergence property is employed to solve the $\ell ^{1}+\ell ^{2}$ nonsmooth minimization problem. The promising fluid flows estimation performance in real test cases (assimilation of image sequences collected from CORIOLIS experimental turntable) demonstrates the efficiency of our approach.
最长约 10秒,即可获得该文献文件

科研通智能强力驱动
Strongly Powered by AbleSci AI
更新
PDF的下载单位、IP信息已删除 (2025-6-4)

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
Jasper应助安详的惜梦采纳,获得10
1秒前
汪轩羽完成签到,获得积分10
2秒前
发嗲的戎发布了新的文献求助10
2秒前
屿yu完成签到,获得积分10
4秒前
6秒前
隐形曼青应助高大的蜡烛采纳,获得10
7秒前
7秒前
潮小坤发布了新的文献求助10
7秒前
10秒前
萤火发布了新的文献求助10
13秒前
lifeboast发布了新的文献求助10
13秒前
充电宝应助潮小坤采纳,获得10
14秒前
勾勾1991完成签到,获得积分10
15秒前
15秒前
中和皇极应助乱武采纳,获得10
15秒前
科研通AI5应助天真的高山采纳,获得10
16秒前
16秒前
杜嘟嘟完成签到,获得积分10
18秒前
19秒前
panjunlu发布了新的文献求助10
20秒前
ZAL发布了新的文献求助10
20秒前
小二郎应助Minerva采纳,获得10
21秒前
23秒前
24秒前
SSSSCCCCIIII完成签到,获得积分10
24秒前
墨然然完成签到 ,获得积分10
24秒前
古芍昂发布了新的文献求助10
25秒前
宋云媚发布了新的文献求助10
28秒前
Sw发布了新的文献求助10
28秒前
30秒前
酷波er应助古芍昂采纳,获得10
33秒前
宋云媚完成签到,获得积分20
34秒前
37秒前
好好科研发布了新的文献求助10
37秒前
38秒前
云影cns完成签到 ,获得积分10
39秒前
Minerva完成签到,获得积分20
40秒前
潮小坤完成签到,获得积分10
41秒前
GGbound发布了新的文献求助10
42秒前
高分求助中
The Mother of All Tableaux: Order, Equivalence, and Geometry in the Large-scale Structure of Optimality Theory 3000
Social Research Methods (4th Edition) by Maggie Walter (2019) 1030
A new approach to the extrapolation of accelerated life test data 1000
Indomethacinのヒトにおける経皮吸収 400
基于可调谐半导体激光吸收光谱技术泄漏气体检测系统的研究 370
Phylogenetic study of the order Polydesmida (Myriapoda: Diplopoda) 370
Robot-supported joining of reinforcement textiles with one-sided sewing heads 320
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 医学 生物 工程类 有机化学 生物化学 物理 内科学 纳米技术 计算机科学 化学工程 复合材料 遗传学 基因 物理化学 催化作用 冶金 细胞生物学 免疫学
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 3993430
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 3534082
关于积分的说明 11264604
捐赠科研通 3273901
什么是DOI,文献DOI怎么找? 1806170
邀请新用户注册赠送积分活动 883026
科研通“疑难数据库(出版商)”最低求助积分说明 809662