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本发明涉及一种基于混合加权全变分和非局部低秩的图像压缩感知重构方法，属于属于信号处理技术领域。该方法包括：S1首先对原始图像进行CS处理，得到观测图像；然后利用平均曲率M构造的边缘检测器对观测后的图像进行分解，得到高频部分和低频部分；再对图像的低频部分进行二阶全变分处理，对图像的高频部分进行一阶加权全变分处理，得到一个混合加权全变分模型；S2将图像样本块和样本相似块按列聚合成为一个数据矩阵，得到一个非局部低秩模型；S3将混合加权全变分模型和非局部低秩模型联合，得到最终的目标函数，通过ADMM算法对目标函数进行优化求解。本发明在采样率较低的情况下具有更高的重构质量。