基于稀疏优化字典的图像去噪算法

稀疏表示算法是用过完备字典表示图像信息从而去除图像中的无用信息,达到去噪目的.KSVD字典是过完备字典中的一种,但是KSVD字典过于冗余,导致图像处理过程中冗余无用的图像信息降低算法的效率,为了提高KSVD字典的高效性和稀疏表示算法去噪能力,笔者提出了一种基于稀疏优化字典设计的图像去噪新算法.新算法的去噪步骤为首先运用正交匹配追踪算法求出稀疏系数;其次运用迭代算法用稀疏系数对初始DCT字典进行更新学习,在迭代的过程中逐渐去除噪声,得到去噪后的图像.仿真结果表明:与DCT字典算法、Global字典算法以及原有的KSVD字典算法进行对比,新方法的系数矩阵更加稀疏,去噪效果较好.     

LMD与优化OMP算法的滚动轴承故障诊断方法研究

针对K-SVD算法在构建字典时字典原子易受噪声干扰混入虚假原子,正交匹配追踪(OMP)算法不易区分相似原子以及迭代终止条件难以确定问题,提出一种基于局部均值分解(LMD)与优化OMP算法的故障特征提取模型。该模型首先采用LMD算法分解信号,根据皮尔逊相关系数法选取最优PF分量作为样本信号构建字典;然后在OMP算法基础上引入Jaccard系数和峭度最大准则,解出稀疏系数并重构信号;最后进行仿真和实验数据分析。结果表明,基于LMD与优化OMP的故障特征提取模型对滚动轴承故障特征提取效果有改善。     

基于压缩感知稀疏分解的一维距离像目标识别

近年来对压缩感知理论的研究,进一步证明了信号的稀疏表示方法在信号压缩、特征提取等方面的有效性及巨大的应用潜力。作为信号处理领域的典型应用之一,雷达目标识别已有许多成熟的算法,其中一些基于高分辨距离像进行识别,但是这些方法大多忽略了高分辨距离像信号自身的稀疏特点。为此提出了一种基于压缩感知稀疏分解实现高分辨一维距离像目标识别的算法。此算法首先构建组合正交冗余字典,在满足信号表示准确性的情况下,兼有正交字典运算快捷的特点;然后,通过改进的分组匹配稀疏分解算法,根据距离像训练样本快捷地求取其类别字典;最后,基于类别字典对测试样本进行分类实现目标识别。仿真实验证明该目标识别算法简捷、识别率较高、抗噪能力强。     

基于快速正交匹配追踪的无线传感网中目标定位算法

高效准确的多目标定位是无线传感器网的基本任务之一。传统基于贪婪类的稀疏表示方法在多目标定位中计算效率不高。针对该问题,提出一种基于QR分解的快速正交匹配追踪的多目标定位算法。该算法对无线传感器覆盖区域进行网格划分来设计过完备字典,从而将多目标定位问题转化为稀疏信号恢复问题。该方法利用了传感器接收目标信号强度的稀疏特性,然后使用快速正交匹配追踪来恢复测量值,进而通过稀疏性来定位目标。通过列满秩矩阵的QR分解思想,利用递归形式来对子字典矩阵求逆,避免了传统方法中对该矩阵的直接求逆,使得运算量大为降低。仿真结果表明,与传统的正交匹配追踪压缩感知重构方法相比,该方法不损失定位精度,提高了运算效率。     

一种改进的正则化自适应匹配追踪算法

针对压缩感知中未知稀疏度信号的重构问题,提出了一种改进的正则化自适应匹配追踪算法。它通过自适应变步长迭代对信号稀疏度进行估计,并将其作为初始支撑集长度,然后在分阶段迭代中正则化筛选原子,最终实现信号的精确重构。仿真结果表明,该算法重构信号的性能和效率均优于子空间追踪算法、正交匹配追踪算法和稀疏度自适应匹配追踪算法。     

基于稀疏重构的窄带弱信号时延估计算法

提出了一种基于稀疏重构的窄带弱信号时延估计算法.利用信号的互相关谱构造数据矩阵,然后建立时延参数的冗余字典,最后通过矩阵奇异值分解在信号子空间中利用正交匹配追踪算法得到高精度时延估计.理论分析和仿真实验验证了算法的正确性和有效性.相比于传统方法,该算法可将窄带弱信号时延估计精度提高约1倍.     

基于结构划分字典学习的雷达目标识别

在使用高分辨距离像进行雷达目标识别时,有时必须面对大样本问题,可实际上雷达在某一时刻观测到的物理过程是很少的,传统的方法在识别过程中从未考虑过距离像信号的稀疏性。为此,文中提出了一种基于结构划分冗余字典完成雷达一维距离像稀疏表示,进而实现目标识别的算法。该算法首先依据字典原子的结构特点划分冗余字典,简化字典表述的同时减少原子数据存储量;随后,采用改进的遗传匹配追踪算法(IGAMP)对一维距离像训练样本进行稀疏分解以获得各类目标的类别字典;最后,根据类别字典分析测试样本的重构误差实现目标识别。仿真实验证明,文中算法简捷、识别率高,即便受到噪声干扰依然能稳健地识别目标。     

一种快速的基于压缩感知的多普勒高分辨方法

利用雷达目标在多普勒域的稀疏性,基于压缩感知的目标多普勒估计方法,能够在有限的相干积累时间内实现多普勒的高分辨.然而,即使采用压缩感知中的一种高效算法——正交匹配追踪算法,其运算复杂度也相对较高.为了进一步降低运算复杂度,对接收脉冲进行分组,将一维的多普勒估计问题转化为一个二维的稀疏信号重构问题,进而利用一种针对二维稀疏信号优化的低复杂度正交匹配追踪算法对其进行估计.仿真表明,该方法具有较高的运算效率,并能够获得接近直接应用传统的正交匹配追踪算法的多普勒分辨率.     

基于冗余字典的高光谱图像超分辨率复原算法

为了提高高光谱图像的空间分辨率,将基于冗余字典的信号稀疏表示理论应用到高光谱图像的超分辨率复原领域,提出一种基于冗余字典的高光谱图像超分辨率复原算法.该算法通过训练一组高低分辨率相对应的冗余字典对,使得高低分辨率相对应的像元曲线在基于各自的冗余字典进行稀疏分解时,具有相同的稀疏表示系数.超分辨率复原过程中,将待复原的低分辨率高光谱图像基于低分辨率冗余字典进行稀疏分解,利用所得的稀疏表示系数和对应的高分辨率字典,重建高分辨率的图像.实验结果表明:与基于图像块字典的超分辨率复原算法及传统的双线性插值图像放大方法相比,重建图像的峰值信噪比(peak signal to noise radio,PSNR)得到了显著提高.该算法将高光谱图像沿光谱维方向进行整体稀疏分解,避免了传统算法逐波段进行超分辨率复原带来的波段间的光谱失真问题,显著降低了算法的运算量.     

一种新的MEMS陀螺仪信号去噪方法

为提高MEMS陀螺仪输出信号的去噪效果,将稀疏分解(sparse decomposition)与提升小波变换(lifting wavelet transform)相结合,提出了一种新的信号去噪方法.首先,建立MEMS陀螺带噪信号的误差模型,并利用小波提升正变换计算带噪信号的非稀疏的小波系数;然后,利用稀疏分解理论恢复小波系数的稀疏性;最后,再通过小波提升反变换重构信号,从而达到去噪的目的.考虑到梯度投影(gradient projection)算法具有全局最优解,运算效率更高,将梯度投影思想引入恢复信号稀疏性的过程中,提出了基于梯度投影的稀疏分解算法,给出了利用梯度投影算法进行信号系数分解的具体步骤,大大简化了计算复杂度,同时提升了算法的稳定性.为验证所提方法的性能,进行了MEMS陀螺信号去噪的静态实验和跑车实验.实验结果表明,此种方法在动静态条件下都可以有效地去除MEMS陀螺仪输出信号中的噪声,尤其是在静态条件下的去噪效果要优于小波阈值滤波方法.同时采用的梯度投影算法相比于正交匹配追踪算法和基追踪算法具有更高的运算效率.     

Gabor和Chirplet字典中的子空间匹配追踪算法对比

对比了Gabor和Chirplet字典中的时频原子,研究了Chirplet时频字典中的子空间匹配追踪算法.该算法由时频分布确定chirp原子的时频中心,然后在时频中心保持不变的条件下搜索原子的尺度和调频率.同Gabor字典中的标准匹配追踪算法、子空间匹配追踪算法相比,Chirplet字典中的子空间匹配追踪算法对信号的逼近所需原子数更少,对实测语音信号的数值计算证实了这一点.     

基于斜投影算子的压缩采样匹配追踪算法

斜投影匹配追踪算法较正交匹配追踪算法针对非正交字典的重构能力有了大幅提高,但受噪声影响大。该文通过投影矩阵迭代公式导出斜投影匹配追踪算法,并引入回溯的思想,提出基于斜投影算子的压缩采样匹配追踪算法,有效降低了噪声的影响和非正交投影产生的误差,提高了重构精度。仿真结果表明,算法的重构效果优于其它同类算法。     

Fast matching pursuit for traffic images using differential evolution

To obtain the sparse decomposition and flexible representation of traffic images,this paper proposes a fast matching pursuit for traffic images using differential evolution. According to the structural features of traffic images,the introduced algorithm selects the image atoms in a fast and flexible way from an over-complete image dictionary to adaptively match the local structures of traffic images and therefore to implement the sparse decomposition. As compared with the traditional method and a genetic algorithm of matching pursuit by using extensive experiments,the differential evolution achieves much higher quality of traffic images with much less computational time,which indicates the effectiveness of the proposed algorithm.     

FRFT域LFM雷达回波信号的压缩采样模型

针对宽带雷达线性调频信号(Linear Frequency Modulated,LFM)带宽大、采样率高、存储容量要求高的问题,设计了一种基于压缩感知的 LFM雷达回波信号的欠采样整体方案。首先,利用 LFM信号在分数阶傅里叶变换(FRactional Fourier Transform,FRFT)域上良好的能量聚集特点,提出了一种基于DFRFT核矩阵的正交基字典构造方法,在此基字典的基础上利用随机解调器和匹配追踪类算法构建了一个 LFM雷达回波信号的压缩采样和重构系统模型。仿真结果验证了 FRFT域处理 LFM雷达回波信号的可行性和有效性,LFM雷达信号在该正交基字典上的稀疏表示效果要优于现有的波形匹配字典,而且具有更好的抗噪性能和自适应性能。     

一种稀疏度自适应超宽带信道估计算法

针对在超宽带信道估计中应用压缩感知理论需要预知信道稀疏度的问题,利用超宽带信道在时域上的稀疏性,将信道估计问题转化为压缩感知理论中的稀疏向量重构问题,提出了稀疏度自适应正则化压缩采样匹配追踪（SARCoSaMP）算法。该算法在压缩采样匹配追踪（CoSaMP）算法的基础上,引入自适应和正则化方法,自动调整所选原子数目,逐步逼近信道稀疏度K,在稀疏度未知的情况下精确地实现信道估计。仿真结果表明,该算法可有效应用于超宽带系统的信道估计,并且其性能明显优于CoSaMP算法和稀疏自适应匹配追踪（SAMP）算法。     

非线性分形图像压缩编码的优化

从减少搜索匹配块的数目入手,提出了一种旨在降低分形编码的复杂度,缩短编码时间的分形图像压缩的改进算法.提高了经典分形编码的压缩效率,并且保证获得高质量的重建图像.本算法采用了将方块转换为圆盘的方式来完成值域块与定义域块的匹配,扩充了编码字典.同时,对圆盘匹配中最大旋转角度进行了概率上的最优定位,优化了搜索块的范围,缩短了块的匹配时间.实验结果表明,本算法简单、有效,并具有良好的压缩结果和高质量的重建图像.     

物流配送路径优化理论在立体匹配技术中的应用研究

由于目前的立体匹配算法大都以追求高匹配精确度为目的,造成了算法执行时间过长,不利于实时场合的应用.因此,提出了将物流领域中的配送路径优化理论和方法,即节约算法,引入立体匹配技术中,构建一种高匹配精度、高执行速度的立体匹配算法,并将该方法引入到双目立体视觉中.首先用金字塔算法在低分辨率图像上求取控制点,之后结合物流网络的构建理论修正初始视差空间图像,进而利用物流配送路径优化中实时性强的特点,在修正后的视差空间图像上快速找到全局最优路径,从而生成具有全局最优特性的视差.实验结果表明,本方法将大大增强立体视觉技术在实时场合下的适用性.     

An underwater acoustic data compression method based on compressed sensing

The use of underwater acoustic data has rapidly expanded with the application of multichannel, large-aperture underwater detection arrays. This study presents an underwater acoustic data compression method that is based on compressed sensing. Underwater acoustic signals are transformed into the sparse domain for data storage at a receiving terminal, and the improved orthogonal matching pursuit(IOMP) algorithm is used to reconstruct the original underwater acoustic signals at a data processing terminal. When an increase in sidelobe level occasionally causes a direction of arrival estimation error, the proposed compression method can achieve a 10 times stronger compression for narrowband signals and a 5 times stronger compression for wideband signals than the orthogonal matching pursuit(OMP) algorithm. The IOMP algorithm also reduces the computing time by about 20% more than the original OMP algorithm. The simulation and experimental results are discussed.