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1.5 代数多重网格方法与小波的对比研究

从目前查到的文献中,大部分都是关于利用代数多重网格加速有限元求解、加速椭圆差分方程求解方面的文章。关于代数多重网格中强连接分析、代数多重网格重建图像方面、将代数多重网格与小波等多尺度分析的对比分析的文献较少。从代数多重网格和小波的对比分析中可以看出,代数多重网格相当于利用一个全局的矩阵对精细层的图进行运算,作用是提取图中强连接部分的子图结构。因此从这一角度上可以看出,代数多重网格方法在提取原始图的具有强连接的子图方面与小波方法提取边缘特性有一定的联系。

下面对代数多重网格和小波方法做一些对比分析,如图1.24所示。

(1)代数多重网格是一种处理图的方法,小波方法是一种处理图像的方法。

(2)在代数多重网格中也用到了类似于小波算子的一个算子,小波算子可以提取图像的突变信息,而代数多重网格可以提取图中的强连接子图。

(3)代数多重网格根据强连接性构建一个新的子图,在新的子图中原始图像中的某些平滑的部分在子图中不会出现,也就是子图中每个点对应原始图像的位置信息必须能够保存下来,否则无法重建原始图像。而小波算子是在固定位置中做的一些操作,提取的特征点的位置信息是固定的,因而在重建的时候不需要另外的位置信息。

图1.24 代数多重网格与小波变换的对比关系示意图

(4)小波算子是在像素的基础上采用的局部算子,使用的是卷积运算,而代数多重网格是在图的邻接矩阵的基础上使用的是全局算子。

代数多重网格对于多尺度分析也有一些联系,下面对代数多重网格方法与多尺度分析方面做一些对比分析。

一方面,从多尺度分析来看,它的每级分解等效于从精网格到粗网格的转换过程。每级重建等效于粗网格到精网格的转换过程。在这个处理过程中,类似于前面提及的V循环。另一方面,利用代数多重网格进行分析,它是对一个精网格递归粗化,然后对最粗的网格递归细化,重新得到精细网格的过程。处理中每级网格可以划分为两个部分,并且互补。每级精网格点由在下一级粗网格上的点和不在下一级粗网格上的点构成,然后粗网格作为下一级精网格点继续往下分。

这样可以逐层构成一个类似的多尺度分析空间。与多尺度空间不同的是,粗网格方法中空间的几何位置不是有规则的,而是无规则的。 uZGR9hVXj7MosKyGFGdC/fhuSipywnlpy/5PwDSnAtybLIue+CB8hBhGQjhw0NpV

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