The piecewise constant Mumford-Shah (PCMS) model and the Rudin-Osher-Fatemi (ROF) model are two of the most famous variational models in image segmentation and image restoration, respectively. They have ubiquitous applications in image processing. In this paper, we explore the linkage between these two important models. We prove that for two-phase segmentation problem the optimal solution of the PCMS model can be obtained by thresholding the minimizer of the ROF model. This linkage is still valid for multiphase segmentation under mild assumptions. Thus it opens a new segmentation paradigm: image segmentation can be done via image restoration plus thresholding. This new paradigm, which circumvents the innate non-convex property of the PCMS model, therefore improves the segmentation performance in both efficiency (much faster than state-of-the-art methods based on PCMS model, particularly when the phase number is high) and effectiveness (producing segmentation results with better quality) due to the flexibility of the ROF model in tackling degraded images, such as noisy images, blurry images or images with information loss. As a by-product of the new paradigm, we derive a novel segmentation method, coined thresholded-ROF (T-ROF) method, to illustrate the virtue of manipulating image segmentation through image restoration techniques. The convergence of the T-ROF method under certain conditions is proved, and elaborate experimental results and comparisons are presented.
翻译:在这张文件中,我们探讨了这两个重要模型之间的联系。我们证明,对于两阶段分解问题,PCMS模型的最佳解决方案可以通过将ROF模型的最小化器设定为最小化模型,这种联系仍然适用于在轻度假设下多阶段分割法。因此,它开启了新的分化模式:图像分解可以通过图像恢复和门槛化来完成,这是在图像分割和图像恢复方面最著名的变异模型的两个最著名的变异模型。在图像处理中,这些模型在图像分解和图像恢复方面有着无处不在的应用程序。在本文中,我们探讨了这两个重要模型之间的关联。因此,我们探讨了这两个重要模型在两阶段分解问题上的最佳解决方案是双阶段分解问题。这种联系仍然适用于RO模型的多阶段分解模式,在轻度假设下,多阶段比较的分解效果仍然有效。因此,新的分解模式可以打开一个新的分解模式:通过图像恢复图像、模糊图像或图像的趋归归正加临界值,通过信息损失的分解图解分解法分解分解等新图像的分解性分解功能性,通过某种分解法的方法,通过某种分解法的方法,通过分解法的方法,通过一个效率的分解,通过某种分解法的分流法的方法,通过某种分流法的分流法的分流法的分化方法,通过某种方法,在效率的分解方法,通过某种分解方法,通过某种分流法的分解方法,通过某种方法,通过某种方法,通过某种方法,用新的方法,通过某种方法,通过某种方法,通过某种分解方法,通过某种分解方法,通过某种分解方法,用新的方法,通过某种方法,通过某种分解方法,通过一种方法,通过某种方法,通过某种方法,通过某种方法,通过某种方法,用新的方法,用新的方法,通过一种,通过一种方法,通过一种,通过一种,通过一种方法,通过一种方法,通过一种方法,通过一种方法,通过一种方法,通过一种方法,通过一种方法,通过一种方法,通过一种,通过一种,通过一种方法,通过一种方法,通过一种,通过某种,通过某种,通过某种,通过一种方法,通过一种方法,通过一种方法,通过一种方法,通过一种方法,通过一种方法,通过一种方法,通过一种方法,通过