CS測量矩陣及其成像應用研究.pdf_第1頁
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文檔簡介

1、可壓縮傳感理論近期在信號處理領域的蓬勃發(fā)展,激發(fā)了國內(nèi)外科學家的濃厚興趣與研究熱情。主要內(nèi)容包括:首先將稀疏或可壓縮信號投影到隨機測量矩陣上,得到少量且非相干的線性投影系數(shù),其次利用系數(shù)對信號進行編碼,最后采用某種類型的線性或非線性重構策略恢復原始信號??蓧嚎s傳感理論之所以普遍成立,是因為通常情況下,信號或圖像數(shù)據(jù)本身在某種變換下具有某種稀疏或可壓縮的特性,經(jīng)過非相干的隨機投影可直接獲取的系數(shù)雖然不多,卻包含信號中的絕大部分信息,繼而實

2、現(xiàn)采樣與壓縮的同步。因此,構建合適的投影(測量)矩陣與設計高效的重構算法是可壓縮傳感理論的兩大核心任務。如今人們對于信息量的需求與日俱增,可壓縮傳感理論的出現(xiàn)突破了傳統(tǒng)的香農(nóng)采樣定理的瓶頸,國內(nèi)外對可壓縮傳感基本理論的研究和系統(tǒng)驗證雖已開展,但仍有很多疑問尚未解決,完善體系的建立仍需時日。
   鑒于現(xiàn)有的高斯隨機、伯努利等測量矩陣需要的存儲空間大、不易于硬件實現(xiàn)等問題,以及現(xiàn)存最小l1范數(shù)法、匹配追蹤等重構算法難以同時保證速度

3、和保真度的不足,尤其是在大尺度圖像的應用中。本論文針對上述問題,圍繞可壓縮傳感中測量矩陣的構建、重構算法及其成像應用展開研究,主要的工作如下:
   1、在給出信號稀疏表示概念的基礎上,分別介紹了構造測量矩陣的兩個重要條件:不相干性與限制等容性;總結(jié)了若干常用隨機的和確定性測量矩陣的構造及改進方法;并分析了幾種經(jīng)典重構算法的思想。
   2、引入由Chirp編碼構造的一種新的測量矩陣,并用形式化方法證明了Chirp矩陣滿

4、足限制等容性約束。憑借Chirp矩陣利于快速傅里葉變換的特殊結(jié)構提出了單通和全通的兩種快速重構算法;通過無噪聲和有噪聲兩組模擬實驗,表明基于Chirp矩陣的信號獲取重構算法的性能可與匹配追蹤相媲美;對該算法做了進一步優(yōu)化,使其能在不改變重構保真度的同時大大提高了重構速度,且有利于二維圖像的應用。
   3、根據(jù)可壓縮成像概念,給出有效測量矩陣應當具備的性質(zhì);對哈達瑪測量矩陣做了三點改進,使之更稀疏、更普適。對改進哈達瑪矩陣的理論

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