TELKOM NIKA Indonesia n  Journal of  Electrical En gineering   Vol.12, No.6, Jun e  201 4, pp. 4747 ~ 4 7 5 5   DOI: 10.115 9 1 /telkomni ka. v 12i6.549 5          4747     Re cei v ed  De cem ber 2 9 , 2013; Re vi sed  March 8, 201 4; Acce pted  March 24, 20 14   Total Variation Differential Equation with Wa velet  Transform for Image Restoration       Dongh ong Z h ao   Dep a rtment of Appl ied Mat h e m atics, Schoo l of Mathematics  and Ph ysics,    Univers i t y   of Scienc e an d T e chno log y  B e ij ing ,     100 08 3, Chin a   email: zd h75 11 11@ ustb.ed u .cn       A b st r a ct   T o  overco me  the staircasi n g  effects and simult a neo usly  avoi d edg e bl urring,  w e  pre s ent a n   ada ptive  parti al  differenti a l   equ atio n co mbini n g  the   total variation wi th wavelet  tran sform for  image  restoratio n. A nois e  remova l  algorit hm  bas ed on var i atio n meth od a n d  partial differ e nce eq uati ons  is  prop osed  in  th is pa per. T h e   combi n in g a l g o rith m takes   the a d va ntag of both fi lter since  it is able to  preserv e  ed ge s w h ile avo i di ng the stairc a s e effect  in smo o th reg i o n s .  T he T V  method pr ovi des f a st   ada ptive w a vel e t-base d  solve r s for the T V   mo de l.  Our approac h not onl y emp l oys a w a vel e t colloc a ti o n   meth od a p p lie d to the T V  mode l usin g tw o-di mens io nal  a n isotro pic tens or prod uct of w a velets, but als o   prop oses th e d i fferentia l e qua tion for i m ag e r e storatio n.  Mo st conventi o n a l  imag e pr ocess o rs cons ider  littl e   the infl ue nce  of hu ma n vis i on psyc ho logy . T he al gorit h m  i n h e rently  n o t only c o mb i nes the  restor atio n   prop erty of w a velet co mpres s ion a l g o rith ms w i th that  of the T V  mode l, but als o  giv e s a relativ e  n e w  T V   function al w h ic h consi ders th e influ ence  of hu ma n vi sio n  p sychol ogy. W e  present a det a iled  descri p tion  of  our metho d  w h ich in dicates th at a combin ati on of w a ve let  base d  restorati on techn i q ues  w i th the T V  mode l   prod uces su pe rior results. Experi m e n tal res u lts illustr a te the effectiven ess  of t he mod e l i m a ge restor ati on.      Ke y w ords : is otropic  diffusio n , T V  mod e l,  w a velet trans form, i m a ge r e storatio n, W eber s  l a w ,  Vision,   psychophysics     Copy right  ©  2014 In stitu t e o f  Ad van ced  En g i n eerin g and  Scien ce. All  rig h t s reser ve d .       1. Introduc tion   The  noi se s a l ways exist t h roug h im age   acq u is itio n a nd tran smissi on. Th e p r e s ence of  noise serio u sly affects the  visual effe cts of  the imag e  and follo w-u p  image  processing.  Wave let  transfo rmatio n and the to tal variation  (TV) eq uatio n are the m o st pop ular i m age d enoi sing  method s in  rece nt years. I n  this pa per,   we  pr e s e n t a n  ad aptive m u ltilevel total  variation  met hod  for imag e d enoi sing  whi c h utili ze s T V  partial  differential  eq ua tion mod e l a nd exploit s  t he  prop ertie s  of wavelet s .In this pap er, we  use t he termi nology wavelet resto r ation  and propo se d  to   use t he n onl ocal total  variation for t h is appli c ati on.  Our  main  co ntribution  in t h is p ape r  i s  to  extend the  total the total  va riation  ba sed   wavelet  re sto r ation  to the  n onlo c al total  variation  ba se model, in ord e r to re cover  textures an d geomet ry stru cture s   simult aneo usly.   The presen ce of noise i n  image is u n a voidable. It may be intro duced by the  image   formation p r o c e ss, ima ge reco rdin g, ima ge tran sm i ssi on, etc. The s e ran dom di st ortion s ma ke  it  difficult to pe rform a n y re quire d pi cture pro c e s sing.  The convent ional ima ge restoration m odel   use s  Partial  Differential E quation (P DE ). Based on  Bayesian the o ry and varia t ion probl em, the   resto r atio n m odel i s  d eem ed a s  a n  e n e rgy fun c ti on  of imag e, a nd by mi nimi zing t he e nergy  function th model  re stores the  target  regi on.  It re store s  th e im age by mi ni mizing  the le ngth  energy functi on of ima ge.  The TV m o del diffuses  only cross th e iso phote,  a nd it re stores the  unkno wn re gi on as  strai ght  lines. So the  inpai nted im age is n o t a smooth imag e, and the targ et  region  c ontour is  left. Bertalmio, et al. [1]  in troduced another  inpaint i ng PDE  which diffuses only   along the isophote. Thi s  equation smoothly rest ore s  the targ et region wh ile pre s ervin g  the  isop hote s  in  image. It ad opts the P D Es whi c diffuse  only alo ng the i s op h o te dire ction  to   inpaint. The   inpainting  re sult of this  model i s  not  good, a nd  some  linea stru ctures i n  the   inpainte d  ima ge a r e  not  prese r ved.  Lysake r, [4 ] al so  propo se d a   fourth  ord e PDE inp a inti ng  approa ch to i m age inte rp olation mod e l a c cordi ng to th e axiomatic  T o tal variation  (TV) in  ord e to  remove n o ise while  retai n ing impo rta n t feature s , su ch a s  edg es. Thi s  ha s been stu d i ed  Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                               ISSN: 23 02-4 046                     TELKOM NI KA  Vol. 12, No. 6, June 20 14:  4747 – 4 755   4748 extensively i n  [2, 3] The   TV re storation mod e was first p r op ose d  by Rudin.  The mo del i s  to   minimize the followin g  ene rgy:                                     2 00 () ( ) . 2 E f f f dx f f dx        Ho wever, th e diffusi on  resultin g fro m  minimi zi ng t he TV  norm  is  stri ct ly orthogon al to t h e   gradi ent  of the im age,  an d    tang ent t o  the  edg es.  That i s  to  say, both fro m  theo retical  and  experim ental  point of view,  it has  been   sho w th at the TV-n orm t r ansfo rm s sm ooth si gnal i n to   piecewi s e co nstant s,  the so-call ed stai rca s e   effec t.  In ord e r to  re solve thi s  p r o b lem, there a r almost t w solution s. On e  is thi s  m odel  [7, 8] which  use d  a  combi nation  of TV  diffusion  whe r there a r e likely edge s () f  and isotropi c diffusion in  more hom ogen eou s re gion s () f   . This  minimiz a tion problem is    22 0 () 1 mi n . 22 fB V ff f d x f dx f f dx          Our id ea s in dicate th at u s ing  wavelet s  to comp re ss TV de noi se d image results in a  highe r co mpression ratio than the re gul ar wavel e t method s [9]. Superi o r d enoi sed ima g e s  are   obtaine d fro m  the adapti v e TV method whe n  co m par e d  to those obtaine d from wavel e t or TV  denoi sing  alo ne. In additio n , we note th at solving th e PDE in the  wavelet do main [10] is l e ss  expen sive th an  solving  th e PDE  in th image  dom ai n on  the  full g r id.  We  note t hat the  den oi sed  image obtai ned f r om  u s i ng the  meth o d  of  nonl ocal mea n s a r sup e rio r , b u this al go rithm  is  vastly more  com putatio nally inten s i v e. The  p a per i s  o r g a n ize d  a s  fol l ows: Sectio n two  introdu ce s th e total vari ation mo del  an d di scusse s t he n u me rical tech niqu e u s ed  to  solve  the   asso ciated P D E. Section t h ree  revie w the ba ckgro u nd be hind  Da ube chie s-typ e  wavelet s  a nd  indicates ho wavelet  co efficients ma y be  used to   gene rate  spa r se  g r id s fo use  in  num erical   PDE comp utations. Sectio n four pre s e n t s results  fro m  several n u m eri c al expe riments involvi n g   the TV model , wavelet-ba sed image d e n o isin g, and th e wavelet sol u tion of the TV model.   For si mplicity, we introd uce  the notation   1 2 2 xx y y Du u u u u         2 2 2 2 , ,, ,1 , jk L jk uu u                                   (1)    If the wavelet   in space   pp BL then there i s  an  equivalen c relation mm m      1 2 , ,, 22 , pp p p kp kp jk BL jk uu        Her e  o n ly   c onsi der  t h e   spe c ial  ci rc u m st an ce 1 p 1  that   sp ace     11 BL .For   conve n ien c e,  write , ,, jk uu   , then:           11 1 1 2 k BL uu                                    (2)                         In which,    ,, 1 , 2 , 3 0 , 0 , 1 , . . . 2 1 k Si j k i k j    Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
TELKOM NIKA   ISSN:  2302-4 046     Total Variatio n Differential  Equation with  Wavelet Tra n sform  for Image… (Do n g hong Zh ao 4749 Furthe rmo r e,  to improve  the edge-p r eser vin g  ca pability, Strong and  Cha n  [7, 8 ]   pre s ente d  the  adaptive TV approa ch to image resto r a t ion:                                  2 2 0 () mi n ( ) . 2 uB V L x u dx u u dx             Whe r  x is a spatially  a n d   scale ada ptive  function,    0 1 1 x kG u    as an ed ge  stoppi ng fun c tion use d  for  controlling th e spe ed of the diffusion, where  k r ep re se nts a thre sh ol d   para m eter, a nd   2 22 1 ex p 22 x Gx      denote s  the Ga ussia n  filter with p a ram e ter Th corre s p ondin g  theory of viscosity sol u tions  wa s inve stigated the r e  in detail.  The  p ape i s  orga nized as follows:  In se cti on  2, we  p r esent the  ad aptive total v a riation  model  and th e asso ciate d  partial  differential eq uatio ns. In  se ctio n 3, we intro duce the  unif i ed   model an d g eneral algo rit h m frame w o r k ba sed o n  variation an d  wavelet tran sform d enoi si ng   algorith m In se ction 4,  furt her nume r i c al   exampl e s   hi ghlight the  re markabl e rest oration  qu alities   of non local total variation  regul ari z ation  for natural im age s.      2. Models an d Related Al gorithms   We all kn ow that all ima ges a r e eve n t ually percei v ed and inte rpreted by the human   visual sy stem . As a result, vision psy c h o logy  and p sychop hysi cs  play an impo rtant role in t he  su ccessful communi catio n  of image  informati on.  This fact implies that  any ideal image  pro c e s sor  sh ould ta ke into  accou n t the con s e que nce s  of visio n  psycholo g y and  psychop hysi cs.   The current p aper m a kes  an attempt in  this dire ction .  We develop  an image re storatio n mo del  that intend s t o  in corpo r ate  one  of the  most  well kn own   an infl uential psy c h o logi cal re sul t s— Web e r’ s la w for  sou nd  and lig ht pe rce p tion.We  study the  co mputational   strategy fo the  asso ciated n online a r PDE .   Most co nvent ional imag e p r ocesso rs [9, 10]  con s id er l i ttle the influence of hum an  visio n   psycholo g y and many con v entional re st oration mo de ls don’t take  into account  that our visu al  sen s itivity to the local fluct uation d epe n d s o n  t he  am bient inten s it y level. That is, mod e ls  su ch  as (2) a s sum e  that a local  variation sh oul d be treat ed equ ally indepe ndent of  the backg ro und   intensity level .  So in this paper the minim i zation p r obl e m                      2 0 () 2 fD u u x d x dy u u dx dy u                        (3)     To simplify the com p lication of the problem , we p r opo se the  much  simpl e r model:e   manu script with other pap ers, that  it is innovative, it  are u s ed  in the ch apter " R e s ea rch Me thod"  to describ e the step of rese arch and u s e d  in the  chapt er "Re s ults a nd Discu s sio n " to suppo rt the  analysi s  of t he results [5 ]. If the man u script  wa s written re ally  have  hi gh origin ality,  which   prop osed a n e w:         2 0 2 Du u x d x dy u u dxdy u                ( 4 )     The foll owin g  will  put fo rward  the  differential e quatio n from  the  a bove m odel.  Whe r e   x is a spatially  and scal e a daptive functi on,   0 1 1 x kG u    as an e dge sto ppin g   function  use d  for  cont rol ling the  spe ed of the  di ffusion, whe r k r ep re se nts a thre sh old  para m eter, a nd   2 22 1 ex p 22 x Gx      den otes th e Gau ssi an filter with pa ra meter .   The co rrespo nding the o ry of visco sity solu tion s wa s i n vestigate d  there in d e tail.  Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                               ISSN: 23 02-4 046                     TELKOM NI KA  Vol. 12, No. 6, June 20 14:  4747 – 4 755   4750 2.1. The Eular-Lagla nge E quation  w i th  the Model   Most convent ional resto r ati on mod e ls(6, 7 ) do  not  take acco unt tha t  our visu al sensitivity  to the local fluctuatio n  de pend s o n  the  ambient i n te nsity level. T herefo r e, te chnically we  should  stay away fro m  the black hole and a ssume that   . 0 u  T he black hol e  similarly imp o se s some  natural  restri ctions  on th e n o ise  mod e l:  u u 0 . Since  0 u  al so  re pre s ent s the  i n tensity valu e,  we  mu st hav e   0 0 u  ,  whi c h i m plies that    u . The  con d ition  u   is e quivale nt t o u Therefore   . 2 0 u u u u u   The combi nation of all th element s di scu s sed a bov e lead to the followin g  natural a d m i ssi ble spa c for the new  Web e r TV re storatio n (4 ):     0 1 0( ) , , 2 Du Su u B V x d x d y u u u         This is th e sp ace that we shall wo rk  with  from now o n Theo rem 1.   Suppo se  2 1 2 ) ( y y x x u u u u u D   , Then the va ri ation fun c tion al will  become:         2 0 2 xx y y uu u u u x dx dy u u dx dy u          Then the formal Euler-La gran ge differential of  u  is      0 1 0 x u xu u uD u           2.2. Total Variation and  Wav e let Inform Image De noising  In [12], the a u thor p r opo sed  one TV regul a r ized wavelet resto r a t ion model s d epen ding   on  wheth e   or n o t noi se   is  con s id ere d .  The id ea i s  to combin a re gula r i z ati on term in  the   image  dom a i n. For a  two-dime nsio nal ima g e  u  , let u s   d enote th standard  wav e let  rep r e s entatio n as:      ,, , , jk jk jZ k Z uu x x      Whe r 1, 1, , x MN  and  , j k   d enote s  wavel e t coeffici ents of u at level j  and lo cation  k.  And for si mplicity   , j k  denotes a given  orthog onal o r  biorthog onal  wavelet ba si function. If we use an o r t hogo nal ba si s, the coefficient  ,, , j kj k  . In discr ete case, let     I   be the un corrupted  kno w n ind e x set , , () j k  f or    , j kI   den otes me asure d   coeffici ents, the followin g  two mod e ls, resp ective ly for the noisele ss ca se a nd th e noisy on e,a r con s id ere d  in  the paper [1 2]:      ar g m i n , a r g mi n , x x TV u x u x       ,, ., , jk j k st j k I       Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
TELKOM NIKA   ISSN:  2302-4 046     Total Variatio n Differential  Equation with  Wavelet Tra n sform  for Image… (Do n g hong Zh ao 4751 Lemma: Let    be a  Hilbe r t space a  set of orthog onal  wavelet ba se s,  , f u   are  the ba sis F u nction f   and     u    i n  this g r oup  und er t he wavelet coefficient s, the small e st   s o lution of func tional is :         21 2 2 Fu x u f u        , 0, , ff uW f f ff             In whic h,  W  is  for the  wavel e t soft thre sh old op erato r .  Basov  spa c e is the  spa c e of  boun ded va ri ation ne ar th e minimum  [11] and  sp ac e image s i s   not allo wed i n  the bo rd er.  So  with a smoo th of orde r, Basov spa c e 12 CL . Space to  descri be the  image of the   regul arity, G e t a  ne w variation fun c tio nal, then  by  minimizi ng th e vari ation fu nction  resto r ed   image.  Using  Basov no rm  of  wavelet  coeffici ent s can d e scribe  the n a ture of  the  equivale nt   norm s  will solve  the problem  i s   transform ed  to t he  wavelet  domain mini mum by iterative   cal c ulatio n. High freq uen cy  comp one nts  of wavelet  tra n sform ha s a  wealth  of det ails of the  ed ge  informatio n, so it can  re co nstru c high  q ualit y image s, and th e int r odu ction  of wavelet alg o rit h make s the te xt of the new runnin g  time is sh o r t, and fast speed.  This mod e l o v erco me s slo w   Cham bolle i m age resto r a t ion, the sho r tcoming s   of a  long time, a nd have  signi ficantly impro v ed  the quality of  the imag e. Not only that, the pa pe r ta ki ng into  acco u n t the p s ych o logy of the visual  effect of imag e resto r atio n, prop osed a n e w variatio n functio nal, thu s  noi se mod e l :                    2 11 2 0 mi n 2 L uX BL u uu x u       Among them,  Unde r the eq uivalen c e rel a tion (1 ) and  (2), the r e:       22 22 00 L uu u u          11 1 1 2 k BL u u uu     The firs t two   wavel e t co e fficients fun c t i on, re sulting  in the follo wing  se que n c e of  convex fun c tional eq uivale n.         2 1 2 1 0 ,2 2 k g u Qu w u u x u                   (5)    About to  u  take the  small e st 0 uZ , where the   wavelet  coeffi cient Z  s o  t h a t  l o w -   freque ncy pa rt of the zero in the sp ace 2 l .  Equivalent to con s ider the follo wing two   minimization probl em s:     2 2 1 2 1 0 mi n 2 2 k ul u uu x u      Fixed u , find the function al (5) on the mini mum sol u tion u , Ac c o rding to Lemma,     (1 ) 0 2 k uQ u      Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                               ISSN: 23 02-4 046                     TELKOM NI KA  Vol. 12, No. 6, June 20 14:  4747 – 4 755   4752 Namely  2 2 0 mi n uZ uu  sol u tion of the minimum:  0 L uT u   Whe r e the wavelet coefficients of the functio n L T that the low-f r equ ency pa rt of the thre shol value is zero,  to sum  up fu nction al (5)  minimization  of the solutio n  ca n b e  obt ained  by itera t ion,  the algorith m  is Algorithm:   1. Initialization:   0 0 u 2. Iteration:    1 0 2 k nn uW u  3. Stop condit i on:   n n uu , 1 1 n n uu A ssu mpt i on     is that a pre-given  small  positive  nu mber, If you meet the co n d itions 1 ma x nn uu  to stop the iterative.       3. Test and  Resul t s   The follo win g  new alg o rith m will b e  the  text with a  sin g le Webe r tot a l variatio n d enoi sing  model com p arison.  In ord e to red u ce blurri ng th e e dge s of the  i m age  and  bl ock effe cts, t h e   pape r u s e s  transl a tion inv a rian ce  wave let transfo rm,  only a layer  of wavelet tra n sform. Use  db4  wavelet,  the experim ental results sho w in  Figu re  1  and Figu re  2. Figure  1 is a total variation  model  usi ng  the metho d  o f  (256  × 25 6) image  de noi sing  re sult s.  It can  be  se en, the o r igi n al  model  are mo re a m big uou s edg e. Figu re  2 i s  a  city (2 56  × 2 56) im age  usi ng the  origi nal m e th od  of Cultu r e a n d  the d enoi si ng results. O b jectivel y, you ca n u s e th e pea sign a l  to noi se ratio  (PSNR) an d mean  squa re  erro r (MSE ) to evaluate the effects of g ood o r  bad i m age d enoi si ng.   Clo s e to  the  pea k si gnal  to n o ise  ratio is a  mo re  effective  evaluation  of t he h u ma n vi sual   conte n t. Mean squ a re e r ror of the re stored ima ge  with the stan dard u s e d  to measu r e th clo s en ess of t he imag e. In  addition, ta ki ng into a c cou n t the practi cal feasi b ility of the time (Ti m e)   is also used  as an eval uation ind e x. Usin g t hese  three indi ca tors of the two meth ods of  quantitative analysi s  of image re stor ation re sults, th e experime n tal data sho w n in Table 1, we   can  see that the pro p o s ed  method is n o t only fas t, with time short a nd get better  quality resto r ed  image.   In this  se ctio n, we  p r e s en t a seri es of   nume r ical ex perim ents wh ich  sh ow that  image  denoi sing  pe rforme d with  the adaptive  TV met hod with wavel e t denoi sing . N ow we pre s e n some n u me ri cal re sult s. We u s e the stand ard Pe ak Signal to  Noise ( PSNR) to qua ntify the   performance of  wavele t coefficient filling:    2 1 10 (, ) 1 0 l o g uu PS N R u u              (a)     (b)     (c )     Figure 1. Wo man Image                                                                                                            Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
TELKOM NIKA   ISSN:  2302-4 046     Total Variatio n Differential  Equation with  Wavelet Tra n sform  for Image… (Do n g hong Zh ao 4753 A is co rru pte d  with additiv e  white noi se  at  a rate of 17.617 4 PSNR; B is pro c e s sed by  TV algorithm for 50 times with  =0. 0 28 t =0. 2 h = 1, and th e resul t  is at  a rate  of 22.06 30   PSNR; C i s  pro c e s sed by  our ne w al g o rithm for 2 0  times with  wavelet'db6 ', t =0 . 2 h=2,and  the result is a t  a rate of 22.7335 PSNR;       Table 1. Imag e Wom an     Image Woman   TV method   Our n e w  algorith m   Iterations 50    20  Wavelet  ----          db4          PSNR   22.1530   22.8450          Time   4.072016s   0.948516s         (a)     (b)       (c )   Figure 2. City Image                                                                        The imag e was first  corru p ted with ad ditive white n o ise at  a rat e  of 29.6 PSNR. We   then execute d  200time st eps  of the TV algorithm with 0.2 , 3 , t   and  1 h . A  is  the  origin al imag e; B is resto r ed with TV m odel at  a rate  of 17.2929  PSNR;  C i s  p r ocesse d by our  new al gorith m  for 20 time s, 0.2 , 2 th  ,and the result is at a rate  of 22.8999 P S NR;   TV model an d the new al g o rithm compa r ed the results of image re storatio n:    Table  2   Image City  Image   TV method   Our n e w   algorithm  Iterations 50    20  Wa ve le t - - --  D b        PSNR   22.3318   22.7888          Time   7.445699s   3.322172s       Furthermore, we present the ot her num erical  experim ents to  illustrate the efficiency and  feasibility of  our  novel m e thod. We  ha ve test ed th e  pro p o s ed  m e thod. Thi s  t e xt will comp are   improve d  TV model with t r adition al mo del on ima g e  resto r ation  e ffect. The bel ow is th e bri e pro c ed ure of repai rin g  algo rithm:  Detail s: For e a ch pixel in th e regio n  to be  repai red   (i)  Input noise image to be p r ocesse d, co m pute the vertical/hori z o n tal smooth n e s s   variation u s in g Lapla c e;   (ii)    Comp uting th e isop hote s  d i rectio n;  (iii)  Prop agat ing smo o thne ss va riation s  along to the  isop hote s (iv)   Upd a ting the  value of the pixel through t he com b inati on of( i)– ( iii);      Iterate s t ep: (i)–(iv)  s i gm a= 15; K = 4. 55 21; 50 / 50; C a t t e s m oot h d 算法 i f f u s i on , S N R = 17. 90 64 四算 s i gm a= 15; K = 4 . 571; 100/ 100; S N R = 17 . 955 8  算法中 波: s i g m a= 1 5 ; K = 4 . 5 7 1 ; 1 00 / 1 00 ; S N R = 17 . 5 9 5 4 Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                               ISSN: 23 02-4 046                     TELKOM NI KA  Vol. 12, No. 6, June 20 14:  4747 – 4 755   4754 Duri ng th e re storatio n, diffusio n  p r o c ed ure  wa s inte rl eaved  with o ne pe r te nth repairi ng   loop to e n su re noi se i n se nsitivity and  pre s e r ve the  sha r pn ess  of edge s. We perfo rme d   the   resto r atio n al gorithm  until t he pixel  valu es i n  th e   re gi ons  to  b e   restored did not cha nge. We  use  Gau s s-Jacobi  iterate metho d s, this compl e tes the la st con c lu sio n .       The bel ow two experim ent  is ba sed  on tradi tional TV  model a nd T V  model p r op ose d  by  this pap er fo r image  re storation. In th e follo win g , the si ze of L ena ima ge is 256×256; g r ey  degree: 256;  depth de gre e :  8. The contrast  on the effect of image restoration:         (a)     (b)     (c )     Figure 3. Len a Image                                      Table 3. Time  and Squa re  on Tra d itional  TV Model   T(time/second)  MSE  MSE1  98.13767  246.60331    2.4761e+004       Table 4. Time  and Squa re  on Improve d  TV Model   T(time/second)  MSE  MSE1  23.326316  6.5603e+003  2.2880e+004       The othe r ex ample i s  the  size  of toys  image is  64 0×6 40; gr ey degree: 25 6; depth  degree: 8. Th e contrast on  the  effect of image resto r a t ion:        (a)     (b)     (c )     Figure 4. Plane Image       Table 5  Time  and sq uare o n  traditional T V  model   T(time/second)  MSE  MSE1  422.21138  4.0568e+003   3.1086e+004       Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
TELKOM NIKA   ISSN:  2302-4 046     Total Variatio n Differential  Equation with  Wavelet Tra n sform  for Image… (Do n g hong Zh ao 4755 Table 6. Time  and Squa re  on Improve d  TV Model   T(time/second)  MSE  MSE1  278.535649  8.1456e+003  3.1056e+004       From th e ab o v e two te st ef fect of two  re stor atio n al go rithm, we  can  kno w  th e restoration  time on imp r oved TV mo del is le ss than the tradi tional mod e l. The re sto r at ion efficien cy  is   highe r, con s u m ing time is  sho r ter. In a  word, t he re storation effe ct of the impro v ed algorith m  is   much b e tter than the traditi onal alg o rith m.      4. Conclusio n   This pa per p r esents a  ad aptive differe ntial eq uation  co mbinin g t he total  varia t ion with   Wavelet t r an sform  for im age  den oisi n g  is p r e s ent ed. Th e p r e s ente d  a dapt ive TV meth od  provide s  fa st adaptive wavelet-ba se d  solvers  for  the TV mod e l. This ap proach empl oys a   wavelet  coll o c ation  meth o d  ap plied  to t he TV  mod e l  usi n g  two - di mensi onal  an isotro pic ten s or   prod uct  of wavelets. Thi s  algo rithm in here n tl y not  only combin e s  the  de noisi ng p r op erty  of  wavelet  com p re ssi on  algo rithms with  that of the  T V  model,  but  also give s a  relative  ne w TV  function al, a nd p r od uces re sults su perio r to  e a ch  metho d  whe n  impl emented  alo ne.  Furthe rmo r e t h is p ape con s ide r s the  hu man p s yc hol ogy sy stem.  Of co urse, thi s  p o int ad ds the  difficult exten t  of the  propo sed  p r oble m , be cau s e  thi s  pap er ad d th e influe nce of  hum an vi sio n   psycholo g y for the re gula r ity item. It exploits the  edg e pre s e r vatio n  prop erty of the TV model  to   redu ce the  o scill ation s  tha t  may be gen erated a r o u n d  the edge s i n  wavelet co mpre ssion.  W e   pre s ent  a det ailed d e script i on of o u r m e thod a nd  re sults whi c h  i ndicate that  a co mbin atio n of  wavelet ba se d denoi sing t e ch niqu es  with the TV mod e l prod uces  superi o r results.       Ackn o w l e dg ements   This  wo rk was  su ppo rte d  by the F undam ental  Re sea r ch Fu nds for th e  Cent ral   Universitie s  o f  University of  Science and  Tech nolo g y of Beijing unde r Gra n t No.06 1080 41.       Referen ces   [1]  T F  Chan, J Shen, Variati o n a l  restoration of  non-fl at  image features:  mode ls and a l gor ith m s.  SIAM J .   Appl.  Math. 20 00; 61(4): 1 338 –13 61.   [2]  T F  Chan, J Shen. Mathemati c al mod e ls for  local n onte x tu re inp a inti ngs.  SIAM J. Appl.  Math . 2001 ;   62(3): 10 19- 10 43.   [3]    T F  Chan, J Shen.  On the r o le of the BV  i m age mo de l i n  imag e restor at ion, UC LA’s  Mathematics   Dep a rtment C A M Report 02- 14, AMS Conte m p. Math., in press.   [4]  L y s a ker M, Lu nderv o ld A, T a i XC. N o ise r e moval us ing fo urth-ord er parti al differe ntia l e quati on  w i t h   app liciti ons to  medic a l ma gne tic reson ance  i m ages i n  sp ac e an d time.  IEEE Trans.Im age Processing 200 3; 12(1 2 ): 1579- 159 0.   [5]  Scherzer O. Den o isi ng  w i t h  high er ord e r deriv at ives of bou nd ed vari a t ion an d an  a pplic atio n to   param eter esti mation.  Co mpu t ing.   199 8; 60: 1-27.   [6]  L R udi n, S Os her.  T o tal  var i a t ion  bas ed  i m a ge r e storati on  w i th free l o ca constrai nts . Procee din g o f   the First IEEE ICIP Confere n c e . 1994; 1: 31 35.   [7]  L Ru din, S Os her, E F a temi.   Nonl in ear tot a l vari atio n ba sed n o ise r e m o val  alg o rithm s .  Physical D 199 2; 60: 259 268.   [8]  L James on. A  w a vel e t-optim i z ed ver y   hig h   order ada ptive grid and  ord e r numeric al  m e thod.  SIAM J.   Sci.Co mp ut.,  1998; 19( 6): 198 0-20 13.   [9]  A Chamb o ll e, PL Lio n s. Image recover y  via  to tal variati on  minimiz a tio n  and relat ed pro b l ems.  Nu mer.   Math.  1997; 7 6 ;  167–1 88.   [10]  W eaver, Y  Xu , DM H eal Jr , LD  Crom w e ll . F ilt erin g n o is e from  imag es   w i th   w a v e lets  transforms.   Magn etic Reso nanc e in Me dic i ne . 19 91; 21( 2 ) : 288 - 295.   [11]  R Gao, JP Song, XC T a i.  Image zo omin g a l gorit hm base d  on partia l  diffe rentia l equ atio ns techni qu e.   Internatio na l Journ a l of Nu merical A nalys is and Mo del li ng.  200 9; 6(2): 284 –29 2.    Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.