基于壓縮感知的聲頻信號處理及應(yīng)用.pdf

1、壓縮感知理論的最終目的是要應(yīng)用于實際工程之中，以較少的采樣數(shù)據(jù)重構(gòu)出原始信號。而對于不同種類的信號，其適用的稀疏基、觀測矩陣和重構(gòu)算法是不同的。因此，本文將針對聲頻信號這一自然界中常見的信號對壓縮感知理論及其應(yīng)用展開研究。
　　論文簡要地介紹了壓縮感知理論的發(fā)展及其應(yīng)用，研究了稀疏基、觀測矩陣和重構(gòu)算法的基本概念及原理。著重研究了三類主要的觀測矩陣，分析了它們的優(yōu)缺點，并根據(jù)隨機(jī)伯努利觀測矩陣和部分哈達(dá)瑪觀測矩陣提出了兩種改進(jìn)的觀

2、測矩陣;分別驗證了兩改進(jìn)矩陣作為觀測矩陣的RIP性質(zhì)，并利用模擬時域稀疏信號進(jìn)行信號重構(gòu)研究它們的性能;仿真結(jié)果表明，兩改進(jìn)觀測矩陣相比于它們的原型觀測矩陣，性能得到了改善。為了得到聲頻信號數(shù)據(jù)并研究其在無線傳輸過程中的丟包問題，利用傳聲器、MSP430G2553單片機(jī)和nRF24L01無線模塊設(shè)計了無線聲信號采集系統(tǒng)，完成聲頻信號的采集及數(shù)據(jù)的無線傳輸。
　　在實驗部分中，根據(jù)采集到的聲頻信號（一段頻率范圍為27.5Hz～4.8

3、6kHz的鋼琴曲），研究了不同稀疏基對聲頻信號的稀疏化效果，分析得出聲頻信號適用的稀疏變換基;分析了各類觀測矩陣對聲頻信號的適用性，利用兩改進(jìn)觀測矩陣對聲頻信號進(jìn)行觀測重構(gòu);結(jié)果表明，基于隨機(jī)序列的部分哈達(dá)瑪觀測矩陣對聲頻信號的觀測效果得到了顯著改善，且該矩陣在硬件上更容易實現(xiàn)，非常適合應(yīng)用到聲頻信號的壓縮采樣中;其次，分析研究了幾類重構(gòu)算法對聲頻信號重構(gòu)的效果，得出了聲頻信號適用的重構(gòu)算法。最后，針對聲頻信號無線傳輸過程中的丟包問題，