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.

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
CipherSage应助yyyg采纳,获得50
刚刚
1秒前
celinewu完成签到,获得积分10
2秒前
李爱国应助猴子大王666采纳,获得10
4秒前
永远55度发布了新的文献求助10
4秒前
5秒前
46464发布了新的文献求助10
5秒前
7秒前
8秒前
8秒前
prew完成签到,获得积分20
8秒前
王一g完成签到,获得积分10
9秒前
9秒前
Ava应助tuanheqi采纳,获得20
9秒前
xubobo完成签到,获得积分10
10秒前
嘿嘿发布了新的文献求助10
11秒前
经久发布了新的文献求助10
11秒前
啦啦啦发布了新的文献求助10
12秒前
yyyg发布了新的文献求助50
12秒前
手可摘星辰完成签到,获得积分10
12秒前
小蘑菇应助悲凉的新筠采纳,获得10
13秒前
woxbin发布了新的文献求助10
13秒前
聂志鹏发布了新的文献求助10
14秒前
小二郎应助大气的砖家采纳,获得10
14秒前
闫辰龙发布了新的文献求助10
14秒前
14秒前
15秒前
小石头完成签到,获得积分10
15秒前
jgjghjghj完成签到,获得积分10
16秒前
Hello应助繁荣的念双采纳,获得10
17秒前
情怀应助auguscai采纳,获得10
18秒前
yyyg完成签到,获得积分10
18秒前
清衍发布了新的文献求助10
19秒前
20秒前
22秒前
丘比特应助山东及时雨采纳,获得10
22秒前
无名草0502完成签到 ,获得积分10
22秒前
孙小雨完成签到,获得积分10
22秒前
天天快乐应助weddcf采纳,获得10
22秒前
23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
List of 1,091 Public Pension Profiles by Region 1581
以液相層析串聯質譜法分析糖漿產品中活性雙羰基化合物 / 吳瑋元[撰] = Analysis of reactive dicarbonyl species in syrup products by LC-MS/MS / Wei-Yuan Wu 1000
Current Trends in Drug Discovery, Development and Delivery (CTD4-2022) 800
Biology of the Reptilia. Volume 21. Morphology I. The Skull and Appendicular Locomotor Apparatus of Lepidosauria 600
The Scope of Slavic Aspect 600
Foregrounding Marking Shift in Sundanese Written Narrative Segments 600
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 纳米技术 计算机科学 内科学 化学工程 复合材料 物理化学 基因 遗传学 催化作用 冶金 量子力学 光电子学
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 5537074
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 4624638
关于积分的说明 14592736
捐赠科研通 4565155
什么是DOI,文献DOI怎么找? 2502201
邀请新用户注册赠送积分活动 1480908
关于科研通互助平台的介绍 1452098