Gaussian curvature is an important geometric property of surfaces, which has been used broadly in mathematical modeling. Due to the full nonlinearity of the Gaussian curvature, efficient numerical methods for models based on it are uncommon in literature. In this article, we propose an operator-splitting method for a general Gaussian curvature model. In our method, we decouple the full nonlinearity of Gaussian curvature from differential operators by introducing two matrix- and vector-valued functions. The optimization problem is then converted into the search for the steady state solution of a time dependent PDE system. The above PDE system is well-suited to time discretization by operator splitting, the sub-problems encountered at each fractional step having either a closed form solution or being solvable by efficient algorithms. The proposed method is not sensitive to the choice of parameters, its efficiency and performances being demonstrated via systematic experiments on surface smoothing and image denoising.


翻译:Gausian 曲线是一个重要的表面几何属性, 已在数学模型中广泛使用。 由于高斯曲线的完全非直线性, 文献中很少使用基于它模型的高效数字方法。 在本条中, 我们为一般高斯曲线模型提出一个操作员分割法 。 在我们的方法中, 我们通过引入两个矩阵和矢量值功能, 将高斯曲线的完全非直线性从不同操作员中分离出来 。 然后将优化问题转换为寻找时间依赖的 PDE 系统的稳定状态解决方案 。 上面的 PDE 系统非常适合操作员分裂时分解, 每个小步遇到的子问题要么是封闭形式溶液, 要么是高效算法可以溶解的。 拟议的方法对于参数的选择、 效率和性能并不敏感, 正在通过表面平滑和图像淡化的系统系统进行系统实验来演示。

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