dc_rpca_lowrank — 2D `decomposition` op

• Datenarten: image → image

• Aufruf: fullseye.apply(img, "dc_rpca_lowrank", a=0.5, b=0.5) (das 2-D-Modell ist ein Bild plus zwei skalare Regler a,b∈[0,1])

dc_rpca_lowrank: input → output

*Die Abbildung ist die tatsächliche Ausgabe auf einer synthetischen 128×128-Eingabe. Links Eingabe, rechts Ausgabe. Punktwolken als Draufsicht-Streudiagramm (Helligkeit = z), 1-D-Reihen als Linie, Volumen als Maximum-Projektion entlang z, Videos als mittleres Bild, komplexe Bilder als Betrag; Rückgabewerte, die kein Bild ergeben, werden als Werte gezeigt.*

Regler a durchfahren (0,1 / 0,5 / 0,9, der andere Regler auf Standard):

▸ dc_rpca_lowrank: knob a sweep (docs site)

*Regler b ändert die Ausgabe nicht (gemessen: identisch bei 0,1 / 0,5 / 0,9).*

Auf anderen Bildern (synthetische Szene / Foto / Münzen. Obere Reihe: Eingaben, untere Reihe: deren Ausgaben. Regler auf Standard):

▸ dc_rpca_lowrank: other inputs (docs site)

*Die 4. Spalte ist eine Farb-Eingabe (H,W,3). Dieser Op verarbeitet Farbe, ohne Kanäle zu vermischen (er faltet den Farbkanal nicht als dritte Raumachse).*

Verwendung

Low-Rank-(Hintergrund-)Anteil der Robust-PCA.

> Die ausführliche Beschreibung unten ist der Originaltext — Zusammenfassung und Überschriften sind übersetzt.

画像行列 `M を M = L + S(低ランク L + スパース S`)に分解する

Principal Component Pursuit を inexact ALM(Lin/Chen/Ma 2010)で解き、`L`

を返す。スパース項の重みは `λ = (0.5 + 1.5*a) / sqrt(max(m, n))(m, n`

は分解時の行列寸法)で、`a が大きいほど S が疎になり、その分 L` に

残る成分(ランク)が増える。`a=0 では λ` が小さく、ほとんどの変動が

`S に吸われて L はのっぺりする。b` は未使用。反復は最大 60 回、

収束判定は `||M - L - S||_F <= 1e-7 * ||M||_F`。

長辺が 64 を超える画像は 64 に縮小して分解し、`L` だけを線形補間で元の

大きさに戻す(低ランク部は縮小に耐えるため)。入力は [0,1] の 2 次元 float64

に揃え(3 次元はチャネル平均)、返り値も同形・[0,1] に clip。全零画像は入力を

そのまま返す。BLAS のスレッド数は分解中だけ `fsthreads` で絞る(小行列の

SVD ではスレッドが多いほど遅いため)。例外時は fail-soft で入力のクリップ版が

返り、台帳に記録される。

「行や列にわたって繰り返す構造」(縞、グラデーション、周期パターン)を背景と

みなす分解なので、単一の 2 次元画像でも織物・シート・ディスプレイ画素などの

周期背景から孤立欠陥を分離するのに向く。自然画像のような非周期背景では

`L` は単なる低ランク近似で、意味のある背景にならない。対になる欠陥側は

`dc_rpca_sparse(L + (S - 0.5) == 入力`)。エッジ保存の平滑で構造を

取りたいなら `dc_structure_texture`。

Ausführlicher Anwendungsleitfaden

• Leitfaden zur Familie gallery2d_texture_freq

Hintergrundwissen (Physik und Konventionen hinter diesem Operator)

• blas_threads_and_memory — 行列分解が遅い理由の知識 — BLAS スレッド・キャッシュ・メモリ配置

Referenzen (Beispieldaten, Literatur)

• Katalog der Beispieldaten (Download-URLs / Lizenzen) — 2-D nutzt skimage.data (BSD/Public Domain) plus synthetische Bilder, 3-D nennt Download-URLs echter Datenquellen (Stanford, PDS, …).

• Herkunft und Literatur der Operatoren — die Quellen der Forschung/Verfahren, auf denen diese Operatorfamilie beruht.

• Der kanonische Algorithmus (Autor, Jahr) und seine Anwendungen stehen im Familienleitfaden oben.

In Studio ausprobieren

Das Programm unten ist nachweislich lauffähig (gleiche Eingabe wie die Abbildung). In der Studio-Hilfe wird dieser Block zu Schaltflächen, die es sofort laden und ausführen.

dc_rpca_lowrank 0.50 0.50

▸ Load this pipeline · Load & run

Ausführbare Beispiele (verifizierte Samples, die diesen Operator wirklich aufrufen)

• blas_thread_budget — py -3.11 examples/blas_thread_budget.py

• gallery2d_texture_freq — py -3.11 examples/gallery2d_texture_freq.py

Typkompatible Folge-Operatoren (nehmen `image` als Eingabe)

identity · gaussian · mean_box · bilateral · unsharp · median · min_filter · max_filter

Gleiche Kategorie (`decomposition`)

dc_structure_texture · dc_texture_residual · dc_rpca_sparse · dc_retinex · dc_local_contrast_norm · dc_homomorphic

*Provenance: ops.py — 2D Operator-Registry. Diese Notiz wird von tools/opdocs.py md erzeugt (nicht von Hand bearbeiten).*

dc_rpca_lowrank — 2D decomposition op