基于过完备字典的体域网压缩感知心电重构

针对体域网远程监护中心对重构的心电信号（Electrocardiogram,ECG）精度要求高和体域网（Body sensor network,BSN）低功耗问题,提出基于过完备字典的体域网压缩感知心电重构方法. 该方法利用压缩感知理论,在传感节点端利用随机二进制矩阵对心电信号进行观测,观测值被传送至远程监护中心后,再利用基于K-SVD算法训练得到的过完备字典和块稀疏贝叶斯学习重构算法对心电信号进行重构. 仿真结果表明,当心电信号压缩率在70%～95%时,基于K-SVD过完备字典比基于离散余弦变换基的压缩感知心电重构信噪比高出5～22dB. 该方法具有信号重构精度高、功耗低和易于硬件实现的优点.     

基于小波包最优基的语音信号压缩方法

提出了基于方差准则的小波包最优基压缩方法.首先选择一个合适的小波函数及分解层次对语音信号进行小波包分解.然后基于方差准则确定小波包最优基,保留语音信号的重要特征,实现信号压缩.最后对小波包最优基中的小波系数进行量化、编码,以便于信号在信道中传输.在接收端进行译码,重构压缩后的语音信号,观察压缩效果.实验中对语音信号采用不同方法进行了压缩实验,验证了本文算法的可行性.实验结果表明,本文算法的搜索量小,易于实现,压缩效果比较明显.     

过完备字典稀疏表示下的RAMP重构算法

压缩感知理论将采样理论与压缩理论合二为一,成为最近几年来的研究热点。主要依据图像的稀疏性或是可压缩性的特点,使用K-均值奇异值分解（K-Means Singular Value Decomposition,K-SVD）算法训练获得过完备字典,使用高斯随机矩阵作为测量矩阵,最后通过正则化自适应匹配追踪算法作为压缩感知重构算法,提出了K-SVD过完备字典的正则化自适应匹配追踪算法（KSVD Regularized Adaptive Matching Pursuit,KSVD-RAMP）。通过对重构图像的峰值信噪比、重构时间、相对误差等客观评价指标以及主观视觉上对所提算法以及传统的贪婪算法做对比。实验结果表明,该算法比基于离散小波稀疏表示的RAMP算法的峰值信噪比提升了2~6 dB。因此,该算法重构出的图像不管在视觉效果上,还是在客观评价指标上都有一定的改善。     

基于压缩感知的K L分解语音稀疏表示算法

为克服稀疏基在KLT域不便传输的不足,提出一种基于Karhunen-Loeve(K-L)正交分解的语音稀疏表示算法.结合压缩感知理论,建立语音自相关模型并求解Fredholm积分方程,采用二分法估计出可实时传输的模型参数,构造非相干字典;然后用随机矩阵对语音在字典上的稀疏投影系数进行观测获得低维观测值.重构结果表明:相比已有的稀疏表示算法,本文算法的字典匹配性更好,且具有较好的语音质量.     

基于小波变换和压缩感知的语音信号压缩研究

对语音信号直接进行压缩感知处理,通常压缩的效率不高。针对此问题提出了一种基于压缩感知和小波变换的方法,首先用小波变换的方法对语音信号进行级数分解,然后采用压缩感知的方法对小波低频系数进行压缩,并丢弃高频系数,重构语音信号时高频系数用随机信号来取代。采用此种小波变换的方法,与直接采用压缩感知的方法相比,前者的语音信号MOS值稍有降低,但压缩率比直接压缩感知的方法降低了一倍,说明此方法可大大提高压缩的效率。     

语音压缩感知研究进展与展望

压缩感知技术,特别是语音压缩感知技术逐渐成为信号处理领域的研究热点。当前的语音压缩感知关键技术主要包括适合语音信号的稀疏分解矩阵构造,观测矩阵的选择和重构算法的设计。稀疏分解矩阵的重要代表是正交基、基于语音特性的线性预测矩阵和过完备字典。观测矩阵方面主要采用随机观测矩阵分析语音压缩感知性能;重构算法方面重点研究当观测序列或语音信号本身含有噪声时鲁棒的语音压缩感知重构算法。本文对上述语音压缩感知的3大关键技术进行了介绍和对比分析,并对语音压缩感知的应用进行了总结,最后对未来可能的研究热点进行了展望。     

基于SPIHT编码的语音信号压缩算法

提出了一种基于最佳小波包变换和SPIHT编码的语音信号压缩编码方法。该方法首先对语音信号进行小波包变换,求解最佳小波树,进行动态位分配,再用改进的SPIHT算法对变换后的小波系数进行压缩编码。并且采用了熵编码的方法进一步提高了压缩比。实验表明,该方法在较高的压缩比下能获得较好的信号重构质量,计算复杂度低,延迟小。     

基于压缩感知和WSNs的井下应急语音通信系统设计

考虑到井下应急救灾的需要,设计了一种基于压缩感知和无线传感器网络(WSNs)的矿井应急语音通信系统.根据语音信号的稀疏性,采用压缩感知的方法,对语音信号进行随机采样并传输,在Sink接收端,分别利用OMP算法和CoSaMP算法进行信号重构,对比仿真实验表明:CoSaMP重构效果较好.考虑到井下无线信号传输受限,进行了井下无线通信实验,表明在通信距离为20m情况下,可实时可靠地实现井下应急语音通信.     

压缩感知与EMD相结合的带噪面罩语音增强

针对带噪面罩语音清晰度和可懂度低的问题,提出了一种将压缩感知和经验模式分解（Empirical Mode Decomposition,EMD）相结合的方法来对带噪面罩语音进行增强。首先对带噪面罩语音进行EMD分解得到其本征模式函数信号分量,对其特定本征模式分量进行小波阈值去噪;然后对全部信号分量进行压缩感知,最后重构信号分量得到增强后面罩语音。由实验结果可知,文中提出的方法去噪效果较好,重构误差较小,稳定性较高,有效地实现了面罩语音的增强。     

基于截断核范数低秩分解的自适应字典学习算法

针对过完备字典直接对图像进行稀疏表示不能很好地剔除高频噪声的影响,压缩感知后图像重构质量不高的问题,提出了基于截断核范数低秩分解的自适应字典学习算法。该算法首先利用截断核范数正则化低秩分解模型对图像矩阵低秩分解得到低秩部分和稀疏部分,其中低秩部分保留了图像的主要信息,稀疏部分主要包含高频噪声及部分物体轮廓信息;然后对图像低秩部分进行分块,依据图像块纹理复杂度对图像块进行分类;最后使用K奇异值分解（K-single value decomposition, K-SVD）字典学习算法,针对不同类别训练出多个不同大小的过完备字典。仿真结果表明,本文所提算法能够对图像进行较好的稀疏表示,并在很好地保持图像块特征一致性的同时显著提升图像重构质量。     

Bark子带小波包自适应阈值语音去噪方法

为了克服低信噪比输入下,语音增强造成清音弱分量损失,导致信号重构失真的问题,提出了一种新的语音增强方法。该方法采用小波包拟合语音感知模型的临界带,按子带能量对语音清浊音分离,然后对清音和浊音信号分别作8层和4层小波包分解,在阈值计算上采用Bark子带小波包自适应节点阈值算法,在Bark子带实时跟踪噪声水平,有效保护清音中高频弱分量,减少失真。通过与传统语音增强方法的仿真对比实验,证实该方法在低信噪比输入时,具有明显优势,输出信噪比高,语音失真度低。将该方法与谱减法相结合,进行语音二次增强,能进一步提高增强语音质量。     

基于小波包与自适应维纳滤波的语音增强算法

语音增强主要用来提高受噪声污染的语音可懂度和语音质量,它的主要应用与在嘈杂环境中提高移动通信质量有关。传统的语音增强方法有谱减法、维纳滤波、小波系数法等。针对复杂噪声环境下传统语音增强算法增强后的语音质量不佳且存在音乐噪声的问题,提出了一种结合小波包变换和自适应维纳滤波的语音增强算法。分析小波包多分辨率在信号频谱划分中的作用,通过小波包对含噪信号作多尺度分解,对不同尺度的小波包系数进行自适应维纳滤波,使用滤波后的小波包系数重构进而获取增强的语音信号。仿真实验结果表明,与传统增强算法相比,该算法在低信噪比的非平稳噪声环境下不仅可以更有效地提高含噪语音的信噪比,而且能较好地保存语音的谱特征,提高了含噪语音的质量。     

A perceptually motivated stationary wavelet packet filterbank using improved spectral over-subtraction for enhancement of speech in various noise environments

In this paper, we propose a speech enhancement method where the front-end decomposition of the input speech is performed by temporally processing using a filterbank. The proposed method incorporates a perceptually motivated stationary wavelet packet filterbank (PM-SWPFB) and an improved spectral over-subtraction (I-SOS) algorithm for the enhancement of speech in various noise environments. The stationary wavelet packet transform (SWPT) is a shift invariant transform. The PM-SWPFB is obtained by selecting the stationary wavelet packet tree in such a manner that it matches closely the non-linear resolution of the critical band structure of the psychoacoustic model. After the decomposition of the input speech, the I-SOS algorithm is applied in each subband, separately for the estimation of speech. The I-SOS uses a continuous noise estimation approach and estimate noise power from each subband without the need of explicit speech silence detection. The subband noise power is estimated and updated by adaptively smoothing the noisy signal power. The smoothing parameter in each subband is controlled by a function of the estimated signal-to-noise ratio (SNR). The performance of the proposed speech enhancement method is tested on speech signals degraded by various real-world noises. Using objective speech quality measures (SNR, segmental SNR (SegSNR), perceptual evaluation of speech quality (PESQ) score), and spectrograms with informal listening tests, we show that the proposed speech enhancement method outperforms than the spectral subtractive-type algorithms and improves quality and intelligibility of the enhanced speech.     

A new method of speech transmission over space time block coded co-operative MIMO–OFDM networks using time and space diversity

Reliable and good quality of service for speech transmission over wireless network has been a major challenge for the communication engineers and researchers. In this paper a new technique of speech compression and transmission using different Daubechies wavelets in a space time block coded co-corporative MIMO–OFDM networks using time and space diversity has been proposed. The main focus has been laid on design and development of wavelet based compression of multimedia signals for cooperative MIMO–OFDM system. We tried to find out various major issues regarding the wavelet compression of a speech signal. These issues include choice of a wavelet, decomposition level and thresholding criteria suitable for speech compression and transmission in co-operative MIMO–OFDM systems. A wavelet based speech compression technique using hard and soft thresholding algorithm has been proposed. The work shows that wavelet compression with QPSK modulation is a promising compression technique in a cooperative MIMO–OFDM system which makes use of the elegant theory of wavelets. The performance has been evaluated using mean square error, peak signal to noise ratio, compression ratio, bit error rate, and retained signal energy. It has been found that the transmitted speech signal is retrieved well under noisy conditions at higher order Daubechies wavelets. From the results it is clear that proposed technique aims at a radio access technology that can provide service performance comparable to that of current fixed Line accesses. To evaluate the performance of the proposed method, various performance parameters have been compared with previously implemented techniques and it has been found that the proposed work shows better performance as compared to the already existing techniques.     

一种基于小波和时频分解的端点检测方法

提出了一种新的基于小波和时频分解的语音端点检测方法。首先通过小渡分解对舍噪信号进行增强，然后采用Matching pursuits算法对去噪信号进行时频分解．使得信号在时频平面上具有较明显的魏格纳能量分布．最后利用该特点设定合适的门限来进行语音端点检测。实验结果表明，该方法对低信噪比的语音端点检测仍有效。     

基于矢量量化的嵌入式零树小波改进编码方法

基于矢量量化的SOFM算法和嵌入式零树小波算法(EZW)如今已经广泛的被使用于图像压缩领域,均被认为是非常有效的压缩编码技术。矢量量化方法压缩比较高,但往往存在分块效应,而EZW算法在高压缩比情况下存在恢复的图像质量较差的问题,提出一种基于矢量量化的嵌入式零树小波方法,它的基本原理是引入差值图像思想,先对原图像做矢量量化,再将原图像与矢量量化的恢复图像求差值图像,差值图像经过小波分解以后会存在大量为0的小波系数,再利用EZW编码,帮助提高重建图像质量。实验表明,相对于EZW和JPEG2000算法,本文算法的压缩比和编码质量均有显著提高。     

基于新阈值函数和小波分析的数字图像去噪方法

在数字图像处理过程中消除和减弱噪声对信号具有很重要的影响。中值滤波是传统的减少图像噪声,提高图像质量的可行方法。文章研究了中值滤波及其改进算法在图像去噪中的应用,基于小波分析基础理论和数字图像信号的小波变换分解重构原理,通过对小波分解系数选定恰当的阈值并进行阈值量化,基于小波分解后的高低频系数进行信号重构,从而有效去除或降低信号的噪声。本文采取的算法在MATLAB仿真平台进行了验证,结果表明,基于本文提出的阈值函数和小波分析处理方法对图像去噪具有更好的适应性,能够更好的改善数字图像的质量。