求解可分凸优化模型的Peaceman-Rachford型分裂算法及其在图像处理中的应用

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项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    11601183
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
  • 资助金额:
    19.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    A0405.连续优化
  • 结题年份:
    2019
  • 批准年份:
    2016
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2017-01-01 至2019-12-31

项目摘要

Many important mathematical problems arising in such areas as signal processing, image processing, machine learning and data science can be modeled, or relaxed as convex programming models with some structures. How to exploit these structures favorably and design efficient algorithms to solve these models become crucial, especially for the case with rapidly growing dimension. Recently, various first-order methods based on the operator splitting idea have received wide attention from varying fields. Among them is the strictly contractive Peaceman-Rachford splitting method (PRSM) proposed in 2014 and its efficiency has been well verified. Based on our previous work along this line, we will study this method more deeply, with the aims of developing some more advanced application-driven PRSM-type algorithms and investigating their applications to some image processing problems. Specifically, we will: 1) propose a linearized version of the strictly contractive PRSM with adaptively-chosen step sizes, an accelerated inertial version of the strictly contractive PRSM, and some improved PRSM-type methods for multi-block separable convex programming models; 2) analyze some theoretical properties of the new algorithms such as the convergence study and the iteration complexity estimate; and 3) apply the new algorithms to some challenging image processing problems such as computational tomography, magnetic resonance imaging and background extraction from surveillance video.
很多信号处理、图像处理、机器学习、数据科学等领域里出现的关键数学问题都可以归结为(或松驰为)一些带结构的凸优化问题。尤其是随着问题维数的增长,如何充分利用问题的结构来设计高效率的算法求解这些凸优化模型就至关重要。近年来,一阶算子分裂方法受到学界的广泛关注。其中,一类严格收缩的Peaceman-Rachford分裂算法(PRSM)于2014年提出; 其算法的有效性也得到了检验。本项目以此为背景,基于申请人前期关于一阶算子分裂方法的工作,旨在进一步设计问题驱动的PRSM改进加速类算法并且重点关注这些算法在图像处理领域里的应用。具体而言,在本项目中,我们将1)设计自适应步长的线性化PRSM算法,inertial加速的PRSM算法,多块的分裂算法等; 2)分析并建立算法的收敛性和复杂度理论;3)将结果应用于计算机断层扫描成像、磁共振成像和视频背景提取等图像处理问题。

结项摘要

项目成果

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    --
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  • 通讯作者:
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  • 发表时间:
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    --
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  • 通讯作者:
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  • DOI:
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  • 发表时间:
    --
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  • 影响因子:
    --
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  • 通讯作者:
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    --
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    --
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  • 通讯作者:
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  • DOI:
    10.1007/s10853-016-0027-0
  • 发表时间:
    2016
  • 期刊:
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  • 影响因子:
    4.5
  • 作者:
    魏佳;刘小云;崔忠凯;顾金楼;李欣欣;钱军;林绍梁;庄启昕
  • 通讯作者:
    庄启昕

其他文献

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课题项目:调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要:

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题,其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子,其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而,TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用,影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法,探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用,为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义,并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路:

科学问题:TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达?
前期研究:已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应,但其具体机制尚不明确。
研究创新点:本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线:包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术:TRIM2与病毒RNA的相互作用分析,IFN-β启动子活性检测。
实验模型:使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

        graph TD
          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
      
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