As a convex relaxation of the low rank matrix factorization problem, the nuclear norm minimization has been attracting significant research interest in recent years. The standard nuclear norm minimization regularizes each singular value equally to pursue the convexity of the objective function. However, this greatly restricts its capability and flexibility in dealing with many practical problems (e.g., denoising), where the singular values have clear physical meanings and should be treated differently. In this paper we study the weighted nuclear norm minimization (WNNM) problem, where the singular values are assigned different weights. The solutions of the WNNM problem are analyzed under different weighting conditions. We then apply the proposed WNNM algorithm to image denoising by exploiting the image nonlocal self-similarity. Experimental results clearly show that the proposed WNNM algorithm outperforms many state-of-the-art denoising algorithms such as BM3D in terms of both quantitative measure and visual perception quality.

在各种图像处理和计算机视觉任务中经常遇到颜色图像Denoising。一种传统的策略是将RGB图像转换为较小相关的颜色空间，并分别将新空间的每个通道定义。但是，这种策略无法完全利用渠道之间的相关信息，并且不足以获得令人满意的结果。为了解决这个问题，本文提出了一个新的多通道优化模型，用于在核定标准下减去Frobenius规范最小化框架下的颜色图像Deno。具体而言，基于块匹配，将颜色图像分解为重叠的RGB补丁。对于每个补丁，我们堆叠其相似的邻居以形成相应的补丁矩阵。提出的模型是在补丁矩阵上执行的，以恢复其无噪声版本。在恢复过程中，a）引入权重矩阵以充分利用通道之间的噪声差； b）单数值是自适应缩小的，而无需分配权重。有了他们，提议的模型可以在保持简单的同时取得有希望的结果。为了解决提出的模型，基于乘数框架的交替方向方法构建了准确有效的算法。每个更新步骤的解决方案可以在封闭式中分析表达。严格的理论分析证明了所提出的算法产生的解决方案序列会收敛到其各自的固定点。合成和真实噪声数据集的实验结果证明了所提出的模型优于最先进的模型。

Tensor robust principal component analysis (TRPCA) is a promising way for low-rank tensor recovery, which minimizes the convex surrogate of tensor rank by shrinking each tensor singular values equally. However, for real-world visual data, large singular values represent more signifiant information than small singular values. In this paper, we propose a nonconvex TRPCA (N-TRPCA) model based on the tensor adjustable logarithmic norm. Unlike TRPCA, our N-TRPCA can adaptively shrink small singular values more and shrink large singular values less. In addition, TRPCA assumes that the whole data tensor is of low rank. This assumption is hardly satisfied in practice for natural visual data, restricting the capability of TRPCA to recover the edges and texture details from noisy images and videos. To this end, we integrate nonlocal self-similarity into N-TRPCA, and further develop a nonconvex and nonlocal TRPCA (NN-TRPCA) model. Specifically, similar nonlocal patches are grouped as a tensor and then each group tensor is recovered by our N-TRPCA. Since the patches in one group are highly correlated, all group tensors have strong low-rank property, leading to an improvement of recovery performance. Experimental results demonstrate that the proposed NN-TRPCA outperforms some existing TRPCA methods in visual data recovery. The demo code is available at https://github.com/qguo2010/NN-TRPCA.

最近，从图像中提取的不同组件的低秩属性已经考虑在MAN Hypspectral图像去噪方法中。然而，这些方法通常将3D矩阵或1D向量展开，以利用现有信息，例如非识别空间自相似性（NSS）和全局光谱相关（GSC），其破坏了高光谱图像的内在结构相关性（HSI） ）因此导致恢复质量差。此外，由于在HSI的原始高维空间中的矩阵和张量的矩阵和张量的参与，其中大多数受到重大计算负担问题。我们使用子空间表示和加权低级张量正则化（SWLRTR）进入模型中以消除高光谱图像中的混合噪声。具体地，为了在光谱频带中使用GSC，将噪声HSI投影到简化计算的低维子空间中。之后，引入加权的低级张量正则化术语以表征缩减图像子空间中的前导。此外，我们设计了一种基于交替最小化的算法来解决非耦合问题。模拟和实时数据集的实验表明，SWLRTR方法比定量和视觉上的其他高光谱去噪方法更好。

张张量强大的主成分分析（TRPCA）旨在恢复因稀疏噪声破坏的低排名张量，在许多真实应用中引起了很多关注。本文开发了一种新的全球加权TRPCA方法（GWTRPCA），该方法是第一种同时考虑额外域内切片和额叶间切片奇异值的重要性。利用这些全球信息，GWTRPCA惩罚了较大的单数值，并为其分配了较小的权重。因此，我们的方法可以更准确地恢复低管级组件。此外，我们提出了通过改良的考奇估计量（MCE）的有效自适应学习策略，因为重量设置在GWTRPCA的成功中起着至关重要的作用。为了实现GWTRPCA方法，我们使用乘数的交替方向方法（ADMM）方法设计了一种优化算法。对现实世界数据集的实验验证了我们提出的方法的有效性。

在本文中，我们将颜色图像插入作为纯季基矩阵完成问题。在文献中，季节矩阵完成的理论保证并不确定。我们的主要目的是提出一个新的最小化问题，并将核标准和三个通道之间的二次损失相结合。为了填补理论空缺，我们获得了在干净和损坏的政权中绑定的错误，这依赖于四元素矩阵的一些新结果。在强大的完成中考虑了一般的高斯噪音，所有观察都被损坏。由于界限的动机，我们建议通过二次损失中的跨通道重量来处理不平衡或相关的噪声，这是重新平衡噪声水平或消除噪声相关性的主要目的。提供了有关合成和颜色图像数据的广泛实验结果，以确认和证明我们的理论发现。

张量完成是从部分观察到的条目中估算高阶数据缺失值的问题。由于盛行异常值而引起的数据腐败对传统的张量完成算法提出了重大挑战，这促进了减轻异常值效果的强大算法的发展。但是，现有的强大方法在很大程度上假定腐败很少，这可能在实践中可能不存在。在本文中，我们开发了一种两阶段的稳健张量完成方法，以处理张张量的视觉数据，并具有大量的严重损坏。提出了一个新颖的粗到精细框架，该框架使用全局粗完成结果来指导局部贴剂细化过程。为了有效地减轻大量异常值对张量恢复的影响，我们开发了一种新的基于M估计器的稳健张环回收方法，该方法可以自适应地识别异常值并减轻其在优化中的负面影响。实验结果表明，所提出的方法优于最先进的稳定算法以完成张量。

在本文中，我们提出了一种用于HSI去噪的强大主成分分析的新型非耦合方法，其侧重于分别同时为低级和稀疏组分的等级和列方向稀疏性产生更准确的近似。特别是，新方法采用日志确定级别近似和新颖的$ \ ell_ {2，\ log} $常规，以便分别限制组件矩阵的本地低级或列明智地稀疏属性。对于$ \ ell_ {2，\ log} $ - 正常化的收缩问题，我们开发了一个高效的封闭式解决方案，该解决方案名为$ \ ell_ {2，\ log} $ - 收缩运算符。新的正则化和相应的操作员通常可以用于需要列明显稀疏性的其他问题。此外，我们在基于日志的非凸rpca模型中强加了空间光谱总变化正则化，这增强了从恢复的HSI中的空间和光谱视图中的全局转换平滑度和光谱一致性。关于模拟和实际HSIS的广泛实验证明了所提出的方法在去噪HSIS中的有效性。

从高度不足的数据中恢复颜色图像和视频是面部识别和计算机视觉中的一项基本且具有挑战性的任务。通过颜色图像和视频的多维性质，在本文中，我们提出了一种新颖的张量完成方法，该方法能够有效探索离散余弦变换（DCT）下张量数据的稀疏性。具体而言，我们介绍了两个``稀疏 +低升级''张量完成模型，以及两种可实现的算法来找到其解决方案。第一个是基于DCT的稀疏加权核标准诱导低级最小化模型。第二个是基于DCT的稀疏加上$ P $换图映射引起的低秩优化模型。此外，我们因此提出了两种可实施的增强拉格朗日算法，以解决基础优化模型。一系列数值实验在内，包括颜色图像介入和视频数据恢复表明，我们所提出的方法的性能要比许多现有的最新张量完成方法更好，尤其是对于缺少数据比率较高的情况。

It is known that the decomposition in low-rank and sparse matrices (\textbf{L+S} for short) can be achieved by several Robust PCA techniques. Besides the low rankness, the local smoothness (\textbf{LSS}) is a vitally essential prior for many real-world matrix data such as hyperspectral images and surveillance videos, which makes such matrices have low-rankness and local smoothness properties at the same time. This poses an interesting question: Can we make a matrix decomposition in terms of \textbf{L\&LSS +S } form exactly? To address this issue, we propose in this paper a new RPCA model based on three-dimensional correlated total variation regularization (3DCTV-RPCA for short) by fully exploiting and encoding the prior expression underlying such joint low-rank and local smoothness matrices. Specifically, using a modification of Golfing scheme, we prove that under some mild assumptions, the proposed 3DCTV-RPCA model can decompose both components exactly, which should be the first theoretical guarantee among all such related methods combining low rankness and local smoothness. In addition, by utilizing Fast Fourier Transform (FFT), we propose an efficient ADMM algorithm with a solid convergence guarantee for solving the resulting optimization problem. Finally, a series of experiments on both simulations and real applications are carried out to demonstrate the general validity of the proposed 3DCTV-RPCA model.

低级张力完成已广泛用于计算机视觉和机器学习。本文开发了一种新型多模态核心张量分解（MCTF）方法，与张量低秩测量和该措施的更好的非凸弛豫形式（NC-MCTF）。所提出的模型编码由Tucker和T-SVD提供的一般张量的低秩见解，因此预计将在多个方向上同时模拟光谱低秩率，并准确地恢复基于几个观察到的条目的内在低秩结构的数据。此外，我们研究了MCTF和NC-MCTF正则化最小化问题，并设计了一个有效的块连续上限最小化（BSUM）算法来解决它们。该高效的求解器可以将MCTF扩展到各种任务，例如张量完成。一系列实验，包括高光谱图像（HSI），视频和MRI完成，确认了所提出的方法的卓越性能。

我们提出了一种监督学习稀疏促进正规化器的方法，以降低信号和图像。促进稀疏性正则化是解决现代信号重建问题的关键要素。但是，这些正规化器的基础操作员通常是通过手动设计的，要么以无监督的方式从数据中学到。监督学习（主要是卷积神经网络）在解决图像重建问题方面的最新成功表明，这可能是设计正规化器的富有成果的方法。为此，我们建议使用带有参数，稀疏的正规器的变异公式来贬低信号，其中学会了正常器的参数，以最大程度地减少在地面真实图像和测量对的训练集中重建的平均平方误差。培训涉及解决一个具有挑战性的双层优化问题；我们使用denoising问题的封闭形式解决方案得出了训练损失梯度的表达，并提供了随附的梯度下降算法以最大程度地减少其。我们使用结构化1D信号和自然图像的实验表明，所提出的方法可以学习一个超过众所周知的正规化器（总变化，DCT-SPARSITY和无监督的字典学习）的操作员和用于DeNoisis的协作过滤。尽管我们提出的方法是特定于denoising的，但我们认为它可以适应线性测量模型的较大类反问题，使其在广泛的信号重建设置中适用。

高光谱图像（HSIS）通常遭受不同类型的污染。这严重降低了HSI的质量，并限制了后续处理任务的准确性。 HSI DeNoising可以建模为低级张量降解问题。张量奇异值分解引起的张量核定标（TNN）在此问题中起重要作用。在这封信中，我们首先重新考虑了TNN中的三个不起眼但至关重要的现象。在HSI的傅立叶变换域中，不同的频率切片（FS）包含不同的信息。每个FS的不同单数值（SV）也代表不同的信息。这两个物理现象不仅处于光谱模式，而且位于空间模式下。然后，基于它们，我们提出了一个多模式和双重加权的TNN。它可以根据所有HSIS的身体含义适应FS和SVS。在乘数的交替方向方法的框架中，我们设计了一种有效的交替迭代策略来优化我们提出的模型。对合成和真实HSI数据集进行了剥落的实验证明了它们在相关方法上的优势。

低级别在高光谱图像（HSI）降级任务中很重要。根据张量的奇异值分解定义的张量核标准（TNN）是描述HSI低级别的最新方法。但是，TNN忽略了HSI在解决deno的任务时的某些身体含义，从而导致了次优的降级性能。在本文中，我们提出了用于HSI降解任务的多模式和频率加权张量核定常（MFWTNN）和非凸MFWTNN。首先，我们研究了频率切片的物理含义，并重新考虑其权重以提高TNN的低级别表示能力。其次，我们考虑两个空间维度和HSI的光谱维度之间的相关性，并将上述改进与TNN相结合以提出MFWTNN。第三，我们使用非凸功能来近似频率张量的秩函数，并提出非MFWTNN以更好地放松MFWTNN。此外，我们自适应地选择更大的权重，用于切片，主要包含噪声信息和较小的重量，用于包含配置文件信息的切片。最后，我们开发了基于乘数（ADMM）算法的有效交替方向方法来求解所提出的模型，并在模拟和真实的HSI数据集中证实了我们的模型的有效性。

基于补丁的低级是图像处理的重要先验假设。此外，根据我们的计算，L0规范的优化对应于随机值脉冲噪声下的最大似然估计。因此，在本文中，我们结合了确切的等级和L0规范来消除噪声。它是使用乘数（ADMM）的交替方向方法正式解决的，我们先前基于贴片的加权过滤器（PWMF）产生初始图像。由于该模型不是凸，因此我们将其视为插件ADMM，并且不讨论理论收敛属性。实验表明，该方法的性能非常好，尤其是对于弱或中造影剂图像。

This paper is about a curious phenomenon. Suppose we have a data matrix, which is the superposition of a low-rank component and a sparse component. Can we recover each component individually? We prove that under some suitable assumptions, it is possible to recover both the low-rank and the sparse components exactly by solving a very convenient convex program called Principal Component Pursuit; among all feasible decompositions, simply minimize a weighted combination of the nuclear norm and of the 1 norm. This suggests the possibility of a principled approach to robust principal component analysis since our methodology and results assert that one can recover the principal components of a data matrix even though a positive fraction of its entries are arbitrarily corrupted. This extends to the situation where a fraction of the entries are missing as well. We discuss an algorithm for solving this optimization problem, and present applications in the area of video surveillance, where our methodology allows for the detection of objects in a cluttered background, and in the area of face recognition, where it offers a principled way of removing shadows and specularities in images of faces.

张量稀疏建模是一种有希望的方法，在整个科学和工程学中，取得了巨大的成功。众所周知，实际应用中的各种数据通常由多种因素产生，因此使用张量表示包含多个因素内部结构的数据。但是，与矩阵情况不同，构建合理的稀疏度量张量是一项相对困难且非常重要的任务。因此，在本文中，我们提出了一种称为张量全功能度量（FFM）的新张量稀疏度度量。它可以同时描述张量的每个维度的特征信息以及两个维度之间的相关特征，并将塔克等级与张量管等级连接。这种测量方法可以更全面地描述张量的稀疏特征。在此基础上，我们建立了其非凸放松，并将FFM应用于低级张量完成（LRTC）和张量鲁棒的主成分分析（TRPCA）。提出了基于FFM的LRTC和TRPCA模型，并开发了两种有效的交替方向乘数法（ADMM）算法来求解所提出的模型。各种实际数值实验证实了超出最先进的方法的优势。

非凸松弛方法已被广泛用于张量恢复问题，并且与凸松弛方法相比，可以实现更好的恢复结果。在本文中，提出了一种新的非凸函数，最小值对数凹点（MLCP）函数，并分析了其某些固有属性，其中有趣的是发现对数函数是MLCP的上限功能。所提出的功能概括为张量病例，得出张量MLCP和加权张量$ l \ gamma $ -norm。考虑到将其直接应用于张量恢复问题时无法获得其明确解决方案。因此，给出了解决此类问题的相应等效定理，即张量等效的MLCP定理和等效加权张量$ l \ gamma $ -norm定理。此外，我们提出了两个基于EMLCP的经典张量恢复问题的模型，即低秩量张量完成（LRTC）和张量稳健的主组件分析（TRPCA）以及设计近端替代线性化最小化（棕榈）算法以单独解决它们。此外，基于Kurdyka - {\ l} ojasiwicz属性，证明所提出算法的溶液序列具有有限的长度并在全球范围内收敛到临界点。最后，广泛的实验表明，提出的算法取得了良好的结果，并证实MLCP函数确实比最小化问题中的对数函数更好，这与理论特性的分析一致。

我们通过基于压缩感测和多输出（MIMO）无线雷达来解决材料缺陷的检测，这些材料缺陷在层状材料结构内部。这里，由于层状结构的表面的反射导致的强杂波通常经常使缺陷挑战的缺陷。因此，需要改进的缺陷检测所需的复杂信号分离方法。在许多情况下，我们感兴趣的缺陷的数量是有限的，并且分层结构的信令响应可以被建模为低秩结构。因此，我们提出了对缺陷检测的关节等级和稀疏最小化。特别是，我们提出了一种基于迭代重量的核和$ \ ell_1- $规范（一种双重重量方法）的非凸法方法，与传统的核规范和$ \ ell_1- $常态最小化相比获得更高的准确性。为此，迭代算法旨在估计低级别和稀疏贡献。此外，我们建议深入学习来学习算法（即，算法展开）的参数，以提高算法的准确性和汇聚速度。我们的数值结果表明，该方法在恢复的低级别和稀疏组分的均方误差和收敛速度方面优于常规方法。

The affine rank minimization problem consists of finding a matrix of minimum rank that satisfies a given system of linear equality constraints. Such problems have appeared in the literature of a diverse set of fields including system identification and control, Euclidean embedding, and collaborative filtering. Although specific instances can often be solved with specialized algorithms, the general affine rank minimization problem is NP-hard, because it contains vector cardinality minimization as a special case.In this paper, we show that if a certain restricted isometry property holds for the linear transformation defining the constraints, the minimum rank solution can be recovered by solving a convex optimization problem, namely the minimization of the nuclear norm over the given affine space. We present several random ensembles of equations where the restricted isometry property holds with overwhelming probability, provided the codimension of the subspace is Ω(r(m + n) log mn), where m, n are the dimensions of the matrix, and r is its rank.The techniques used in our analysis have strong parallels in the compressed sensing framework. We discuss how affine rank minimization generalizes this pre-existing concept and outline a dictionary relating concepts from cardinality minimization to those of rank minimization. We also discuss several algorithmic approaches to solving the norm minimization relaxations, and illustrate our results with numerical examples.