یک روش گرادیان مزدوج کارآمد برای بهینه‌سازی ناهموار و کاربرد آن در بازیابی تصویر

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 گروه ریاضی کاربردی- دانشکده علوم ریاضی ـ دانشگاه مازندران ـ بابلسر ـ ایران

2 گروه ریاضی کاربردی - دانشکده علوم ریاضی ـ دانشگاه مازندران ـ بابلسر ـ ایران

10.22052/scj.2025.255837.1284

چکیده

در این مقاله، یک روش گرادیان مزدوج کارآمد برای حل مسائل بهینه‌سازی نامقید ناهموار معرفی می‌شود. روش‌های گرادیان مزدوج به دلیل سادگی و نیاز به حافظه‌ی کم، از محبوب‌ترین روش‌ها برای حل مسائل بهینه‌سازی هموار به شمار می‌آیند؛ با این حال، کاربرد آن‌ها در مسائل ناهموار کمتر مورد توجه قرار گرفته است. در این راستا، ابتدا تابع هدف پیوسته لیپ‌شیتز با استفاده از تابع منظم‌ساز مورا–یاشیدا به یک تابع هموار تبدیل می‌گردد. سپس، یک جهت کاهشی جدید با ترکیب اطلاعات مشتق مرتبه اول تابع هموارشده و جهت کاهشی قبلی پیشنهاد می‌شود. با استفاده از تکنیک جستجوی خطی نادقیق، نشان داده می‌شود که جهت تولید شده شرط کاهش کافی را برآورده کرده و نقطه تکرار جدید در ناحیه اعتماد مناسبی نسبت به تکرار قبلی قرار می‌گیرد. همچنین، همگرایی سراسری روش پیشنهادی تحت فرضیات استاندارد تضمین می‌شود. در پایان، کارایی این روش در حوزه بازیابی تصویر مورد ارزیابی قرار گرفته و نتایج نشان‌دهنده‌ی برتری عملکرد آن نسبت به روش‌های موجود است.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله [English]

An efficient conjugate gradient method for nonsmooth optimization problems and its application in image restoration

نویسندگان [English]

  • Atefe Bay 1
  • Zohreh Akabri 2
1 Department of Applied Mathematics, Faculty of Mathematical Sciences, University of Mazandran, Babolsar, Iran
2 Department of Applied Mathematics, Faculty of Mathematical Sciences, University of Mazandran, Babolsar, Iran
چکیده [English]

In this paper, an efficient conjugate gradient method is introduced for solving unconstrained nonsmooth optimization problems. Conjugate gradient methods are among the most popular methods for solving smooth optimization problems due to their simplicity and low memory requirements; however, their application to nonsmooth problems has received less attention. Therefore, the Lipschitz continuous objective function is first smoothed using the Moreau–Yosida regularization function. Then, a new descent direction is proposed by combining the first-order derivative information of the smoothed function with the previous descent direction. Using an inexact line search technique, it is shown that the generated direction satisfies the sufficient decrease condition and that the new iterate lies within a suitable trust region relative to the previous iterate. Moreover, the global convergence of the proposed method is guaranteed under standard assumptions. Finally, the effectiveness of this method is evaluated in the field of image recovery, and the results demonstrate its superior performance compared to existing methods.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Conjugate gradient method
  • Nonsmooth optimization
  • Moreau–Yosida regularization
  • Global convergence
  • Image restoration