基于压缩感知的自适应帧图像分组视频编解码器研究

目前基于压缩感知的视频编解码器在对视频帧图像进行处理时大多采用固定分组的形式,视频中出现场景快速变化时,其重构视频帧的效果较差。提出一种基于压缩感知的自适应帧图像分组视频编解码器,无论场景变化快慢,均能获到较好的视频帧重构效果。实验结果表明,视频场景快速变换时该编解码器的视频帧重构效果较好。     

云平台下压缩感知在交通监控视频中的研究

随着城市化进程的不断加快,海量的交通监控数据使得传统的存储技术遇到了瓶颈。压缩感知理论的出现为海量视频的压缩存储提供了全新思路,为了进一步解决压缩感知过程中信号重构求解数值优化时候的高计算度问题,将传统平台移至云平台借助其并行处理,进而加速压缩感知处理进程。云平台下基于压缩感知理论的交通监控视频处理框架,不仅能够提高提取速率,还能够在提高压缩率情况下,保证交通视频的输出质量。为智慧交通建设提供参考。     

用于压缩感知信号重建的正则化自适应匹配追踪算法

压缩感知理论是一种充分利用信号稀疏性或者可压缩性的全新的信号采样理论。该理论表明,通过采集少量的信号值就可实现稀疏或可压缩信号的精确重建。该文在研究和总结已有重建算法的基础上,提出了一种新的基于正则化的自适应匹配追踪算法(Regularized Adaptive Matching Pursuit,RAMP)用于压缩感知信号的重建。该算法可在信号稀疏度未知的情况下,通过自适应过程自动调节候选集原子的个数,利用正则化过程实现支撑集的二次筛选,最终实现了信号的精确重建。实验结果表明,在相同测试条件下,该算法的重建效果无论从主观视觉上还是客观数据上均优于其它同类方法。     

基于感知域测量值的自适应压缩采样方法

现有的自适应采样方法需要在采集端获得原始信号,这在实际的蒸发波导相关气象要素压缩感知过程中不易实现。针对这一问题,提出了一种以测量值数据特征为依据的采样率自适应设定方法。该方法以能量表征各信号块的重要性,以观测值能量近似估计原信号块能量,根据感知域中测量值的能量变化自适应地为各块设定采样数目。理论分析和实验表明,该方法的重构性能优于传统自适应方法,相同采样率下可获得更高的重构信噪比。     

利用纹理信息的图像分块自适应压缩感知

与一维信号不同,二维图像有明显的纹理信息.本文分析了不同图像之间,以及同一图像不同子块之间,不同纹理引起的信息量差异,在分块压缩感知算法的基础上,提出了利用纹理信息的图像分块自适应压缩感知算法.自适应性体现在自适应采样和自适应收缩阈值两个方面.引入两种滤波器,分别形成了两种分块自适应压缩感知算法.采用自然和医学两类测试图像,验证了两种新算法的性能.实验结果表明,利用了纹理信息的分块自适应压缩感知算法,在重构图像的质量和视觉效果上,都有明显的优势.     

帧间自适应压缩感知算法在视频编码中的应用

阐述了压缩感知的理论框架,分析了视频信号帧间相关性特点,提出了一种帧间自适应压缩感知的视频编码算法。本方法中,利用视频差值信号的特点建立自适应感知模型,自适应的选择稀疏域和重构域对信号进行压缩感知恢复,在空域稀疏度较强的情况下选择空域作为稀疏域和重构域,在空域稀疏度较差的情况下选择小波域作为稀疏域和重构域。用测试视频进行了仿真分析,结果表明该算法能够取得较好的效果。     

帧间自适应语音信号压缩感知

近年来提出的压缩感知是一种以低于传统奈奎斯特速率对信号采样可得到精确恢复的理论。该理论很快应用于简化传统的采样硬件、缩短采样时间、以及减少数据的存储空间。针对语音信号的传输问题,本文提出一种帧间自适应语音信号压缩感知的方法。在离散余弦变换域的语音信号具有稀疏性的前提下,以大量语音信号帧的分析统计为依据,提出一种基于语音帧能量分级和帧间位置惯性的语音信号自适应压缩感知算法。实验结果表明,能量自适应可以显著地提高语音信号的恢复质量,而位置自适应可以明显地减少语音信号的恢复时间,从而本文提出的算法可以用较少的恢复时间获得较好的恢复效果。      

鲁棒性压缩感知重构技术及其在智能视频监控中的应用研究

在视频监控中需要进行鲁棒性压缩感知重构,降低视频丢包和时延等因素的影响,提出一种基于隐马尔科夫模型的鲁棒性压缩感知重构技术并应用在智能视频监控中。首先利用隐马尔科夫模型对智能视频监控系统中的视频帧序列进行频域特征点奇偶分裂处理;然后计算视频监控编码的标量量化码率分配系数,建立视频压缩感知重构的时空方向树,采用隐马尔科夫模型进行解码重建,实现视频帧的鲁棒性压缩感知重构;最后进行仿真测试。结果表明,采用该方法进行监控视频的压缩感知重构,能有效降低丢包率和传输时延,在智能视频监控中具有较好的应用价值。     

压缩感知增强型自适应分段正交匹配追踪算法

信号重建算法是压缩感知技术中的关键问题。大部分贪婪迭代重建算法需要已知信号稀疏度,但实际情况下信号稀疏度很难获得。该文提出了一种增强型自适应分段正交匹配追踪算法。该算法在已有的分段正交匹配追踪算法的基础上,引入回溯思想,在原有的阈值参数的基础上引入一个新的标识参数I,达到有效的二次支撑集筛选,从而在未知信号稀疏度的前提下更好地重建信号。仿真结果表明,与其他相关算法相比,该文提出的算法无论在测量信号无噪还是有噪情况下,均可获得更优的信号重建质量:无噪条件下准确重建概率平均提高30%~40%,有噪条件下重建信号的均方误差（Mean Square Error, MSE）平均改善5~10dB,算法复杂度增加较少。      

压缩感知自适应观测矩阵设计

稀疏表示、不相关观测和重构是影响压缩感知性能的三大要素,本文设计的自适应观测矩阵以高斯随机观测阵为初始矩阵,利用信号稀疏域系数的部分先验信息进行自适应变换,形成新的观测阵,当压缩感知矩阵对信号的稀疏系数进行投影时,可使得稀疏系数中的小系数更接近于零;同时,通过减少观测阵行向量的方式来减少观测值,从而应用自适应观测阵后的数据传输量与用高斯随机矩阵的数据传输量相差不大。自适应观测矩阵对压缩感知的性能改进体现在重构精度上,用迭代硬阈值算法作为重构算法,我们从理论和实验仿真两方面验证了自适应观测阵的性能要优于高斯随机矩阵。     

压缩感知SAR成像中的运动补偿

由于其具有压缩采样特性,压缩感知在高分辨SAR成像技术中得到了广泛应用。然而作为一种参数化的成像方法,基于压缩感知的成像方法对位置误差非常敏感。位置误差会造成图像偏离真实位置、散焦、甚至根本不能成像。该文针对SAR压缩成像系统中存在的运动误差,分析了平台非理想运动对回波信号的调制机理和运动相位误差对信号稀疏表征的影响,提出了基于传感器测量数据进行运动补偿的压缩感知SAR成像方法,通过在稀疏矩阵中引入附加项完成空不变运动误差的补偿。该方法不仅能以少量的测量孔径和测量数据获得重建目标空间的足够信息而且能有效降低运动误差对成像质量的影响,实现高分辨成像。     

基于压缩感知的定位新型UWB信号抽样方法

Ultra-wide-band (UWB) signals are suitable for localization, since their high time resolution can provide precise time of arrival (TOA) estimation. However, one major challenge in UWB signal processing is the requirement of high sampling rate which leads to complicated signal processing and expensive hardware. In this paper, we present a novel UWB signal sampling method called UWB signal sampling via temporal sparsity (USSTS). Its sampling rate is much lower than Nyquist rate. Moreover, it is implemented in one step and no extra processing unit is needed. Simulation results show that USSTS can not recover the signal precisely, but for the use in localization, the accuracy of TOA estimation is the same as that in traditional methods. Therefore, USSTS gives a novel and effective solution for the use of UWB signals in localization.     

压缩感知伪随机动态功率信号的电能测量方法

针对压缩感知检测方法不能准确测量伪随机动态测试信号电能量值的问题,该文首先分析了动态测试信号的频域稀疏性,证明动态测试信号满足压缩感知检测的条件;然后采用系统稳态优化的方法,构造了一种确定型压缩感知测量矩阵,证明其符合限制等距特性(RIP)条件,最后提出了一种新型压缩感知动态测试信号电能量的测量方法。实验结果表明：该文压缩感知测量方法的理论相对误差优于传统的采样功率电能测量方法,能够实现m序列动态测试信号的电能量值准确测量。     

基于贝叶斯压缩感知的合成孔径雷达高分辨成像

基于压缩感知(CS)的合成孔径雷达成像方法可以显著减少数据采样时间、数据量以及节省信号带宽。然而,基于CS的方法对噪声和杂波相当敏感,在信噪比较低的时候,成像质量较差。该文结合CS理论提出了合成孔径雷达中的随机孔径贝叶斯压缩感知(BCS)高分辨2维成像方法。在距离向应用CS减少采样数据的同时,在方位向随机抽取部分孔径位置发射和接收信号,以少量的测量孔径和测量数据获得重建目标空间的足够信息。基于贝叶斯的分析方法由于考虑了成像场景中的杂波以及压缩采样过程中的加性噪声,因而能够更好地重建目标空间。仿真结果表明,基于贝叶斯方法得到的图像比基于FFT方法得到的图像更加尖锐,比基于CS方法得到的图像更加稀疏,因而具有更高的分辨率。     

基于压缩感知的单通道鲁棒自适应波束形成算法

针对在低快拍以及导向矢量存在误差等情况下自适应波束形成鲁棒性下降的问题,该文提出一种基于压缩感知(CS)的单通道鲁棒波束形成算法。首先提出一种新的单通道阵列体制,建立阵列信号压缩感知模型,并验证其感知矩阵满足约束等容(RIP)条件,在此基础上,采用快速的鲁棒平滑L0(RSL0)算法重构信号干扰矩阵,最后以表征阵列鲁棒性的阵列灵敏度作为目标函数,以干扰矩阵作为约束条件,形成有效波束。计算机仿真表明算法只需一个射频通道,即可在低快拍下有效抑制相干、非相干干扰信号,并可避免因通道间不一致造成的鲁棒性问题,验证了算法的有效性和优越性。     

基于复数因子分析模型的步进频数据压缩感知

认知雷达发射高距离分辨率步进频信号通常需要较长的观测时间。为了节省时间资源,该文提出一种贝叶斯重构算法,用较少的步进频信号脉冲得到的频点缺失频域数据,重构出相应的全带宽频域数据。首先利用复数贝塔过程因子分析(Complex Beta Process Factor Analysis, CBPFA)模型对一组全带宽频域数据进行统计建模,求解得到其概率密度函数;然后在目标被跟踪且姿态变化不大的情况下,只发射步进频信号的部分脉冲,根据先前CBPFA模型得到的概率密度函数,对频点缺失的频域数据利用压缩感知理论和贝叶斯准则解析地重构出相应的全带宽频域数据。基于实测1维高分辨距离(High Range Resolution, HRR)数据的重构实验,证明了该文提出方法的性能。     

基于压缩感知的双通道SAR地面运动目标检测方法研究

针对目前双通道SAR地面运动目标检测(GMTI)方法采样数据量过大的问题,该文提出一种基于压缩感知的双通道SAR运动目标检测方法。该方法首先沿方位向进行随机稀疏采样得到双通道原始回波数据,然后通过匹配滤波方法实现距离向聚焦,并利用压缩感知技术实现方位聚焦,最后运用传统相位中心偏置天线(DPCA)技术进行杂波抑制。通过公式推导从理论上分析了该算法利用双通道方位稀疏采样数据实现杂波抑制的可行性,同时详细分析了运动参数对目标成像的影响。仿真与实测数据实验表明该算法在方位向欠采样情况下仍具有良好的杂波抑制性能。     

基于压缩感知的外辐射源雷达分数阶杂波估计

参考信号信杂比(SCR)是评估外辐射源雷达积累增益损失的重要参数。利用数字电视地面广播(DTTB)辐射源中的PN序列进行信杂比估计时,将出现接收信号相对于本地帧头的分数阶时延问题,导致信杂比估计出现严重偏差。针对该问题,该文利用信号在时延维的稀疏性,提出基于压缩感知的信杂比估计算法。仿真结果表明,该算法对不同强弱的信号都能得到精确的时延和强度估计,从而保证了信杂比估计的准确性。实测数据处理结果表明,实测数据的参考信号信杂比较高,积累损失较小,约为0.5 dB;信杂比与基线距离有关,基线越长信杂比越低,积累损失越大。     

基于压缩感知理论的雷达成像技术与应用研究进展

压缩感知理论基于信号稀疏性,将对信号采样转换为对信息自由度的采样,可大大降低采样率。而将压缩感知理论应用于雷达成像时有望在以下几个方面得到改善：增强成像性能,简化雷达硬件设计,缩短数据获取时间,减少数据量和传输量等。该文从压缩感知的稀疏性,压缩采样,无模糊重建3个关键步骤与成像雷达有机结合的角度,对近年来基于压缩感知理论的雷达成像技术研究现状进行系统综述,重点论述场景稀疏性与成像关系, 压缩采样方法(包括硬件)设计,场景图像快速高精度重建以及成像系统体制应用等方面,最后探讨了压缩感知理论应用尚需解决的问题和进一步发展方向。     

基于压缩感知的鲁棒可分离的密文域水印算法

为了满足密文域水印嵌入的需要,该文基于压缩感知技术,提出一种鲁棒可分离的密文域水印算法。首先,内容拥有者将图像进行不重叠分块,利用边缘检测手段划分重要块和非重要块。重要块用传统加密方式进行加密,非重要块用压缩感知技术进行加密,同时为水印嵌入留出一定空间,然后根据嵌入密钥,实现二值水印的密文嵌入。在接收端获取图像内容和水印的方式是可分离的,同时根据含水印的密文图像块的像素分布特性可重新判断块的属性,避免了传输块属性信息。此外,水印信息重复4次嵌入在密文图像的不同区域,保证了水印的鲁棒性。实验结果显示所提方案在抵抗适度攻击时具有鲁棒性和安全性。