基于先验图像-压缩感知的CT局部重建算法

为了提高CT图像局部重建的质量,在压缩感知理论的基础上提出基于先验图像-压缩感知的CT局部重建算法.首先对获得的局部感兴趣区域内的投影数据进行滤波反投影重建,并将重建的CT图像作为迭代的初始图像;然后以图像的总变差最小化为原则对局部感兴趣区域进行凸集投影总变差最小化重建.以Shepp-Logan模型和某型固体火箭发动机为例进行实验的结果表明,该算法能够获得更好的CT图像局部重建质量,且具有更强的抑噪性能.     

基于稀疏度自适应算法的MIMO-OFDM稀疏信道估计研究

无线信道在时域上具有稀疏性,为压缩感知理论提供了应用前提。多输入多输出正交频分复用(MIMO-OFDM)系统的信道估计问题就转变为稀疏信号的重建。压缩感知重构算法中的压缩采样匹配追踪(Co Sa MP)算法在MIMO-OFDM的信道估计中表现出较好的抗噪性能和较高的重构精度,但其需要稀疏度作为已知信息,而在实际中很难获得信道的稀疏度。为此提出一种基于稀疏度自适应算法(Co Sa SAMP)的MIMO-OFDM系统信道估计,同时在原算法的基础上使用了矩阵分块的方法,提高了其重构精度。仿真结果表明,与传统算法相比,该算法具有更好的估计性能和更高的频谱利用率,并将矩阵分块前后的估计性能进行了对比,结果表明分块后的估计精度更高。     

基于贝叶斯压缩感知的正交频分复用信道估计改进

为了获得理想的正交频分复用信道估计结果,针对传统算法没有充分利用无线信道时域的固有稀疏性,导致估计精度不高且频谱利用率低等难题,提出了改进贝叶斯算法感知的正交频分复用信道估计算法。首先在详细介绍本文算法的原理和步骤基础上,与传统信道估计算法进行仿真对比实验。仿真结果表明,相对于其它信道估计算法,本算法可获得更高的信道估计精度,在使用较少导频的条件下获得很好的信道估计性能。     

认知无线电网络中基于信任度的频谱感知技术

提出了一种在认知无线网络控制信道带宽受限条件下基于信任度的双门限协同频谱感知算法。首先每个认知用户基于双检测门限独立进行频谱感知,但只有部分可靠的认知用户通过控制信道向认知无线网络基站发送本地感知结果。当所有的用户都不可靠时,选取信任度最高的认知用户发送本地感知结果进行判决。理论分析和仿真表明,同常规能量检测算法相比较,该算法能够在控制信道带宽受限条件下,以较少的网络开销获得更好的频谱感知性能。     

衰落信道下提高协作频谱感知能力的方法

由于协作频谱感知能够更准确地确定主用户的存在与否,因此,它被认为是认知无线电技术中的一个重要研究分支.在协作频谱感知中,各认知用户需要通过报告信道发送其本地判决结果(0或1)到融合中心(FC).然而,在实际中,报告信道通常受衰落的影响,这将降低频谱感知的检测性能.针对这个问题,首先,文中提出一种基于认知用户选择的协作频谱感知算法.该算法通过减小由衰落信道引入的误码概率来提高协作频谱感知的检测性能.其基本思想为:只有具有较好瞬时信道增益报告信道的认知用户才将其本地二进制判决结果发送到FC,否则,该认知用户不发送其本地检测结果到FC.其次,提出一种基于空时编码的协作频谱感知方法.通过在CR网络中,利用空间分集增益来降低由衰落型报告信道引入的误码概率,从而提高检测性能.最后,对提出的这两种协作频谱感知方法的检测性能进行理论分析研究,并对其进行数值仿真.仿真结果表明:相比于传统的协作频谱感知,本文提出的这两种协作频谱感知算法都能提高对主用户的检测性能.     

基于压缩感知的多载波系统信道估计研究

针对多载波系统信道的稀疏特性,提出一种基于压缩感知(CS)的MC-CDMA多载波系统信道估计方法。信号自适应匹配追踪(SAMP)是一种压缩感知算法,详细研究了该算法的设计原理和实现过程。将该算法与传统信道估计方法及基于压缩感知的OMP算法做比较,仿真结果表明,SAMP算法的信道估计均方误差(MSE)和系统误比特率(BER)均更小。对于在稀疏度未知的多载波系统信道中,该算法可以获得很好的信道估计性能,降低系统的复杂度。     

基于压缩感知的稀疏信道估计方法

针对OFDM系统中传统最小二乘(LS)信道估计方法需要大量导频估计精度却不高的问题,提出基于压缩采样匹配追踪(CoSaMP)的压缩感知信道估计新方法.利用发送信号,接收信号和信道的频城关系建立基于压缩感知的数学模型,再采用CoSaMP算法对信道进行重构.仿真结果表明,与LS算法相比,基于CoSaMP的压缩信道估计方法能利用少量的导频信号达到与之相比拟的信道估计性能,提高了频谱利用率;与现有压缩感知信道估计算法(基追踪(BP)与正交匹配追踪(OMP)相比,在使用相同导频数目条件下,具有更好的信道估计性能和更低的计算复杂度.     

基于压缩感知的正交频分复用信道估计方法

传统的信道估计方法未充分利用信道的稀疏性。利用信道冲激响应的稀疏特性,提出了将FOCUSS(Focal Underdetermined System Solver)压缩感知算法应用到信道估计中,从均方误差和正确检测率方面分别与传统最小二乘估计和正交匹配追踪压缩感知信道估计相比较。仿真结果表明,本文算法的均方误差较小,正确检测率较高,能够以较少的导频信号获得好的估计性能。     

RIS辅助毫米波系统中基于压缩感知的信道估计

针对可重构智能超表面（RIS）辅助无线通信系统中使用传统信道估计方法导频开销过高的问题,提出了一种基于块稀疏的正交匹配追踪（OMP）信道估计方案。首先,根据毫米波（mmWave）信道模型推导出级联信道矩阵,并将其转换到虚拟角域（VAD）中以获得级联信道的稀疏表示;其次,利用级联信道特有的稀疏特性将信道估计问题转换成稀疏矩阵恢复问题,并使用压缩感知的重构算法进行稀疏矩阵的恢复;最后,通过分析特殊的行-块稀疏结构,对传统的OMP方案进行优化,从而进一步减少导频开销并提升估计性能。仿真结果表明,与传统的OMP方案相比,所提出的基于行-块稀疏结构的优化OMP方案的归一化均方误差（NMSE）减小了大约1 dB。可见,所提出的信道估计方案能够有效减少导频开销并获得更好的估计性能。     

基于自适应熵估计遗传算法的高级在轨系统虚拟信道调度

针对空间数据业务的多类型、大容量等特点,基于AOS(advanced orbiting system)虚拟信道复用技术,分析了AOS虚拟信道调度的多约束问题,建立了AOS虚拟信道调度模型,提出了一种基于自适应熵估计遗传算法(AEEGA)的AOS虚拟信道调度算法.该算法能够根据种群熵和个体适应度自适应调整交叉概率与变异概率,并设计了基于各进化算子的虚拟信道调度流程.实验结果表明,该算法能保证高优先级虚拟信道较低的包剩余量、丢包率和延时,并可保持较好的公平性,比自适应遗传算法的全局搜索能力更强,比动态优先级调度算法的总体满意度更高.     

基于压缩感知的高效视频解码算法

无线多媒体传感器网络系统存在无线信道随机衰落以及高误码率等问题,对视频应用的影响尤为突出。压缩感知理论应用于视频信号编码提供了一种抗无线信道随机衰落以及降低误码率的思路,但由于压缩感知重构算法的高复杂度,使得在解码端很难高效实时地恢复出视频序列。本文通过改进SL0算法的迭代搜索方向、迭代搜索方法 以及循环终止条件等提出了一种快速高效的基于平滑范数的压缩感知视频解码算法（Accurate direction smooth l0 algorithm,ADSL0）。算法采用严格的下降方向以及修正的迭代步长,保证了迭代路径的最优。实验结果表明,本文所提算法在重构精度和重构耗时上都明显优于其他同类算法。     

Distributed compressed video sensing based on key frame secondary reconstruction

Distributed compressed video sensing scheme combines advantages of compressive sensing and distributed video coding to get better performance, in the meantime, adapts to the limited-resource wireless multimedia sensor network. However, in the conventional distributed compressed video sensing schemes, self-similarity and high sampling rate of the key frame have not been sufficiently utilized, and the overall computational complexity increases with the development of these schemes. To solve the aforementioned problems, we propose a novel distributed compressed video sensing scheme. A new key frame secondary reconstruction scheme is proposed, which further improves the quality of key frame and decreases computational complexity. The key frame’s initial reconstruction value is deeply exploited to assist the key frame secondary reconstruction. Then, a hypotheses set acquisition algorithm based on motion estimation is proposed to improve the quality of hypotheses set by optimizing the searching window under low complexity. Experimental results demonstrate that the overall performance of the proposed scheme outperforms that of the state-of-the-art methods.     

基于多尺度融合网络的视频快照压缩感知重建

视频快照压缩感知基于压缩感知理论,仅在一次曝光过程中将多帧画面投影至二维快照测量,进而实现高速成像。为了从二维快照测量信号恢复出原视频信号,经典的重建算法基于视频的稀疏性先验进行迭代优化求解,但重建质量较低,且耗时过长。深度学习因优异的学习能力而受到广泛关注,基于深度学习的视频快照压缩重建方法也得到关注,但现有深度方法缺乏对于时空特征的有效表达,重建质量仍有待进一步提高。本文提出视频快照压缩感知重建的多尺度融合重构网络（MSF-Net）,该网络从横向的卷积深度和纵向的分辨率2个维度展开,分辨率维度利用三维卷积进行不同尺度的视频特征的提取,横向维度利用伪三维卷积残差模块对同分辨率尺度的特征图进行层级提取,并通过不同尺度下的特征交叉融合来学习视频的时空特征。实验结果表明,本文方法能够同时提升重建质量与重建速度。     

基于运动估计与回溯自适应正交匹配追踪的视频压缩传感

为了解决传统视频压缩传感方法中对视频逐帧单独重构所产生的图像模糊,将压缩传感理论与MPEG标准视频编码的相关技术相结合,提出了一种基于运动估计与运动补偿的视频压缩传感方法,以消除视频信号在空域和时域上的冗余。该方法在充分考虑视频序列时域相关性的同时,首先对视频图像进行前、后向和双向预测和补偿,然后采用回溯自适应正交匹配追踪(BAOMP)算法,对运动预测残差进行重构,最后实现当前帧的重构。实验结果表明,该方法较逐帧重构的视频图像质量有较大改善,且可获得更高的峰值信噪比。     

基于PCA硬阈值收缩的平滑投影Landweber图像压缩感知重构

利用压缩感知理论对图像进行测量和重构时,基于分块思想可有效提高重构速度,但同时会带来较强的块效应.为了解决该问题,在编码端提出了一种基于边缘检测的自适应分块压缩感知测量方案;在解码端提出了一种基于主成分分析(PCA)的平滑投影Landweber(SPL)重构法,该算法运用PCA训练出适合于图像结构的稀疏字典,用于进行硬阈值收缩,从而有效消除了块效应,提升了重构图像的质量.为了提高硬阈值收缩效率和减少训练复杂度,采用了3种基于块的PCA硬阈值收缩方案:全局PCA、局部PCA和分层PCA.仿真实验结果表明:所提出的自适应压缩感知测量方案与SPL重构法相结合,和传统分块压缩感知方案相比,峰值信噪比(PSNR)值均提升了1～3 dB;本文算法,无论在传统分块压缩感知方案下还是在自适应分块压缩感知方案下,与基于方向小波阈值收缩的SPL重构算法相比,均获得了更高的PSNR值.     

基于DFT寻径的压缩感知信道估计改进算法

正交频分复用系统中的信号在传输过程中受到无线信道环境衰落和延时的影响,容易产生符号间干扰（ISI）,对信道状态信息进行准确估计是降低ISI、提高信号传输准确率的有效方法。针对贪婪迭代类压缩感知信道估计算法存在的估计径错误及漏选问题,提出一种基于离散傅里叶变换（DFT）寻径的压缩感知信道估计算法DFT-OMP。通过DFT寻径的方式抑制由噪声引起的不理想原子,从而对OMP算法重构过程中的原子进行筛选,解决传统方法选取相关因子最大的原子作为重构原子而导致的依赖信号稀疏度问题。在原子预选后的贪婪迭代类压缩感知算法信道估计中引入残差精度控制,以提高信道估计的自适应性与鲁棒性。仿真结果表明,相对OMP算法,该算法能取得4 dB的信道估计性能增益,其适用于较大导频下的无线通信系统。     

视频压缩感知多假设局部增强重构算法

在基于多假设预测的视频压缩感知重构中,不同图像块对应的假设集匹配程度差异较大,因此重构难度差异明显.本文提出多假设局部增强重构算法(Local enhancement reconstruction algorithm based on multi-hypothesis prediction, MH-LE),利用帧间相关性对图像块进行分类后针对运动图像块提出像素域双路匹配策略,通过强化图像块基本特征来提高相似块匹配效果,获取更高质量的假设集;同时将结构相似度评价标准引入假设块权值分配过程,提高预测精度.仿真结果表明,所提算法的重构质量明显优于其他多假设预测重构算法.和基于组稀疏的重构算法相比,所提算法具有更快的重构速度,在大部分的采样率条件下具有更高的重构质量.     

基于梯度追踪的MIMO-OFDM稀疏信道估计算法

现有的压缩感知MIMO-OFDM信道估计方法多采用正交匹配追踪算法及其改进的算法。针对该类算法重构大规模的数据存在计算复杂度高、存储量大等问题,提出了基于梯度追踪算法的MIMO-OFDM 稀疏信道估计方法。梯度追踪算法采用最速下降法对目标函数解最优解,即每步迭代时计算目标函数的搜索方向和搜索步长,并以此选择原子得到每次迭代重构值的最优解。本文使用梯度追踪算法对信道进行估计,并与传统的最小二乘估计算法、正交匹配追踪算法的性能和计算复杂度进行比较。仿真结果表明,梯度追踪算法能够保证较好的估计效果,减少了导频开销,降低了运算复杂度,提高了重构效率。     

基于DFT基的矿井视频监控图像分块压缩感知方法

针对矿井视频监控图像受噪声干扰影响大,采用常规的图像采样和压缩方法存在图像模糊和传输时间过长等问题,提出了一种矿井视频监控图像分块压缩感知方法。该方法通过建立矿井视频监控图像分块压缩感知模型,在井下图像采集节点利用稀疏随机矩阵进行压缩采样,然后在地面监控中心利用正交匹配追踪( OMP )算法重构图像。研究结果表明,采用本文算法的重构图像误差小、重构时间短,所需信号采样点数少;与扰频Hadamard矩阵相比,采用稀疏随机矩阵和高斯随机矩阵作为观测矩阵对图像信号重构的峰值信噪比( PSNR)提高4 dB~5 dB;本文算法与基于小波基的算法相比,信号重构的PSNR提高1 dB~4 dB,重构时间缩短至少80％以上。     

一种基于块稀疏的1比特压缩感知重构算法

块稀疏信号作为一种典型的稀疏信号,在压缩感知重构算法中被广泛应用研究,但是普通的重构算法并不能挖掘其内部结构,这导致重构精度得不到提高。在此基础上,针对普通的1比特压缩感知重构算法在块稀疏信号的重构中不能表现出良好的重构性能的问题,提出了一种专门针对块稀疏信号的1比特压缩感知重构算法。该算法以每一个块为重构单元,在二进制迭代硬阈值算法模型下进行重构。实验数据表明,提出的BLOCK-BIHT算法的重构精度比BIHT算法提高了3dB。