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压缩感知研究 被引量：214
1
作者 戴琼海 付长军 季向阳 《计算机学报》 EI CSCD 北大核心 2011年第3期425-434,共10页
经典的香农采样定理认为,为了不失真地恢复模拟信号,采样频率应该不小于奈奎斯特频率(即模拟信号频谱中的最高频率)的两倍.但是其中除了利用到信号是有限带宽的假设外,没利用任何的其它先验信息.采集到的数据存在很大程度的冗余.Donoho... 经典的香农采样定理认为,为了不失真地恢复模拟信号,采样频率应该不小于奈奎斯特频率(即模拟信号频谱中的最高频率)的两倍.但是其中除了利用到信号是有限带宽的假设外,没利用任何的其它先验信息.采集到的数据存在很大程度的冗余.Donoho等人提出的压缩感知方法(Compressed Sensing或Compressive Sampling,CS)充分运用了大部分信号在预知的一组基上可以稀疏表示这一先验信息,利用随机投影实现了在远低于奈奎斯特频率的采样频率下对压缩数据的直接采集.该方法不仅为降低采样频率提供了一种新思路,也为其它科学领域的研究提供了新的契机.该文综述性地阐述了压缩感知方法的基本原理,给出了其中的一些约束问题和估计方法,并介绍压缩感知理论的相关问题———矩阵填充,最后讨论了其未来可能的应用前景. 展开更多
关键词 压缩感知 贪婪算法 线性规划 随机投影
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6G移动通信网络:愿景、挑战与关键技术 被引量：178
2
作者 赵亚军 郁光辉 徐汉青 《中国科学：信息科学》 CSCD 北大核心 2019年第8期963-987,共25页
随着5G网络开启规模商业部署,越来越多的研究机构及相关人员开始对下一代移动通信系统进行研究.本文将探讨10年后(2030年~)的6G概念.本文首先用4个关键词概括未来6G愿景:'智慧连接'、'深度连接'、'全息连接'和&... 随着5G网络开启规模商业部署,越来越多的研究机构及相关人员开始对下一代移动通信系统进行研究.本文将探讨10年后(2030年~)的6G概念.本文首先用4个关键词概括未来6G愿景:'智慧连接'、'深度连接'、'全息连接'和'泛在连接',而这4个关键词共同构成'一念天地,万物随心'的6G总体愿景.接着分析了实现6G愿景面临的技术需求与挑战,包括峰值吞吐量、更高能效、随时随地的连接、全新理论与技术,以及一些非技术挑战.然后分类给出了6G潜在关键技术:新频谱通信技术,包括太赫兹通信和可见光通信;基础性技术,包括稀疏理论(压缩感知)、全新信道编码、大规模天线、灵活频谱使用,以及基于AI的无线通信技术;专有技术特性,包括空天地海一体化网络和无线触觉网络.本文通过探讨6G愿景、需求与挑战,以及潜在关键技术,尝试勾勒出6G的整体框架,以期为后续展开6G研究提供方向性指引. 展开更多
关键词 6G 愿景 太赫兹 可见光通信 压缩感知 全自由度双工 无线触觉网络
原文传递
信号压缩重构的正交匹配追踪类算法综述 被引量：83
3
作者 杨真真 杨震 孙林慧 《信号处理》 CSCD 北大核心 2013年第4期486-496,共11页
压缩感知(Compressed sensing,CS)技术是近几年出现的一种新兴的信号采样和压缩技术,基于该理论所获得的原始信号采样值,不仅数量大大低于基于传统的Nyquist准则的采样值,而且CS技术还具有对未知信号边感知边压缩的特性。重构算法的设计... 压缩感知(Compressed sensing,CS)技术是近几年出现的一种新兴的信号采样和压缩技术,基于该理论所获得的原始信号采样值,不仅数量大大低于基于传统的Nyquist准则的采样值,而且CS技术还具有对未知信号边感知边压缩的特性。重构算法的设计是CS技术的核心,成为学者研究的重点。本文在对国内外已经出现的重构算法进行系统地研究后,在深入地研究了贪婪追踪算法和其重构模型的基础上,给出了正交匹配追踪(OrthogonalMatching Pursuit,OMP)类算法的基本原理、优缺点及针对各种算法的缺点的改进方案。此外,为了读者更好地定位OMP类算法,本文还简要介绍了其他几种经典的重构算法。最后,把各种算法应用于图像重构,通过仿真实验分析了各种算法的重构性能、鲁棒性和复杂度,并进一步验证了各种算法的优缺点。 展开更多
关键词 压缩感知 稀疏表示 近似 信号重构 正交匹配追踪 鲁棒性
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从压缩传感到低秩矩阵恢复:理论与应用 被引量：79
4
作者 彭义刚 索津莉 +1 位作者 戴琼海 徐文立 《自动化学报》 EI CSCD 北大核心 2013年第7期981-994,共14页
综述了压缩传感、矩阵秩最小化和低秩矩阵恢复等方面的基础理论及典型应用.基于凸优化的压缩传感及由其衍生的矩阵秩最小化和低秩矩阵恢复是近年来的研究热点,在信号处理、推荐系统、高维数据分析、图像处理、计算机视觉等很多研究领域... 综述了压缩传感、矩阵秩最小化和低秩矩阵恢复等方面的基础理论及典型应用.基于凸优化的压缩传感及由其衍生的矩阵秩最小化和低秩矩阵恢复是近年来的研究热点,在信号处理、推荐系统、高维数据分析、图像处理、计算机视觉等很多研究领域具有重要和成功的应用.在这些实际的应用中,往往涉及到对高维数据的分析与处理,需要充分和合理利用数据中的如稀疏性或其所构成矩阵的低秩性等性质.尽管在最坏情况下,最小化诸如稀疏性或矩阵秩这样的目标函数是NP难的,但是在某些合理的假设条件下,通过优化目标函数的凸松弛替代函数,采用凸优化的方法,能够精确地给出原问题的最优解.有很多高效的凸优化算法对之进行求解且适用于大规模问题.本文首先分别综述了压缩传感、矩阵秩最小化和低秩矩阵恢复的相关基础理论,然后对其在图像处理、计算机视觉和计算摄像学等领域的典型应用予以举例介绍,并展望了相关领域未来的研究工作. 展开更多
关键词 压缩传感 矩阵秩最小化 低秩矩阵恢复 凸优化
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压缩感知及其图像处理应用研究进展与展望 被引量：73
5
作者 任越美 张艳宁 李映 《自动化学报》 EI CSCD 北大核心 2014年第8期1563-1575,共13页
压缩感知理论(Compressed sensing,CS)通过少量的线性测量值感知信号的原始结构,并通过求解最优化问题精确地重构原信号.该理论减少了数字图像及视频获取时的存储及传输代价,也为后续的图像处理及识别的研究提供了新的契机,促进了理论... 压缩感知理论(Compressed sensing,CS)通过少量的线性测量值感知信号的原始结构,并通过求解最优化问题精确地重构原信号.该理论减少了数字图像及视频获取时的存储及传输代价,也为后续的图像处理及识别的研究提供了新的契机,促进了理论和工程应用的结合.阐述了CS的基本原理,综述了其关键技术稀疏变换、观测矩阵设计、重构算法的一系列最新理论成果和发展,深入分析和比较了CS理论应用到图像处理领域的研究和发展状况,总结了其中存在的问题,并对未来的应用前景进行了展望. 展开更多
关键词 压缩感知 稀疏表示 观测矩阵 重构算法 图像处理
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压缩感知基本理论:回顾与展望 被引量：68
6
作者 邵文泽 韦志辉 《中国图象图形学报》 CSCD 北大核心 2012年第1期1-12,共12页
随着信息社会的迅速发展,人们对数字信息的需求越来越大。同时,人们对信号的采样速率、传输速度和存储空间的要求也变得越来越高。如何在保持信号信息的同时尽可能地减少信号的采样数量?Candès在2006年的国际数学家大会上介绍了一... 随着信息社会的迅速发展,人们对数字信息的需求越来越大。同时,人们对信号的采样速率、传输速度和存储空间的要求也变得越来越高。如何在保持信号信息的同时尽可能地减少信号的采样数量?Candès在2006年的国际数学家大会上介绍了一种称为压缩感知的新颖信号采样理论,指出:只要远少于传统Nyquist采样定理所要求的采样数即可精确或高概率精确重建原始信号。围绕压缩感知的稀疏字典设计、测量矩阵设计、重建算法设计这3个核心问题,对其基本理论和主要方法进行了系统阐述,同时指出了压缩感知有待解决的若干理论问题与关键技术。 展开更多
关键词 压缩感知 稀疏逼近 非相干性 测量矩阵 稀疏最优化
原文传递
压缩感知 被引量：59
7
作者 许志强 《中国科学：数学》 CSCD 北大核心 2012年第9期865-877,共13页
压缩感知是近来国际上热门的研究方向.其主要思想为:利用信号稀疏性的特征,通过尽量少的观测信息恢复信号.压缩感知在多个应用领域,如医学成像、图像处理、地质勘探等中具有很好的应用前景.此外,它与逼近论、最优化、随机矩阵及离散几... 压缩感知是近来国际上热门的研究方向.其主要思想为:利用信号稀疏性的特征,通过尽量少的观测信息恢复信号.压缩感知在多个应用领域,如医学成像、图像处理、地质勘探等中具有很好的应用前景.此外,它与逼近论、最优化、随机矩阵及离散几何等领域密切相关,由此产生了一些漂亮的数学结果.本文综述压缩感知一些基本结果并介绍最新进展.主要包括RIP矩阵编码与l1解码的性能、RIP(restricted isometry property)矩阵的构造、Gelfand宽度、个例最优性及OMP(orthogonalmatching pursuit)解码等. 展开更多
关键词 压缩感知 宽度 线性规划
原文传递
基于单层小波变换的压缩感知图像处理 被引量：51
8
作者 岑翼刚 陈晓方 +1 位作者 岑丽辉 陈世明 《通信学报》 EI CSCD 北大核心 2010年第S1期52-55,共4页
根据图像小波变换系数层的特点,提出了基于单层小波变换的压缩感知算法,保留图像低频系数,只对高频系数进行测量。重构时,利用正交匹配追踪算法(OMP)对高频系数进行恢复,再进行小波反变换重构图像。仿真结果表明,与原有压缩感知算法相比... 根据图像小波变换系数层的特点,提出了基于单层小波变换的压缩感知算法,保留图像低频系数,只对高频系数进行测量。重构时,利用正交匹配追踪算法(OMP)对高频系数进行恢复,再进行小波反变换重构图像。仿真结果表明,与原有压缩感知算法相比,重构图像质量得到极大提升,在相同的测量点数下,PSNR平均提高2～4dB。 展开更多
关键词 压缩感知 图像处理 单层小波变换 图像编码
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基于稀疏表示的人脸识别方法 被引量：50
9
作者 杨荣根 任明武 杨静宇 《计算机科学》 CSCD 北大核心 2010年第9期267-269,278,共4页
分析了稀疏表示的数学本质就是稀疏正规化约束下的信号分解,研究了一种正交匹配追踪的稀疏表示算法并利用矩阵Cholesky分解简化迭代过程中矩阵求逆计算来快速实现算法,将该算法应用在人脸识别中,利用训练样本构建冗余字典,将测试样本看... 分析了稀疏表示的数学本质就是稀疏正规化约束下的信号分解,研究了一种正交匹配追踪的稀疏表示算法并利用矩阵Cholesky分解简化迭代过程中矩阵求逆计算来快速实现算法,将该算法应用在人脸识别中,利用训练样本构建冗余字典,将测试样本看成冗余字典中训练样本的线性组合,通过在不同人脸库上的实验证明了该方法的有效性。 展开更多
关键词 稀疏表示 稀疏编码 压缩感知 正交匹配追踪 特征提取
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压缩感知理论简介 被引量：39
10
作者 喻玲娟 谢晓春 《电视技术》 北大核心 2008年第12期16-18,共3页
压缩感知(CS)理论是在已知信号具有稀疏性或可压缩性的条件下,对信号数据进行采集、编解码的新理论。主要阐述了CS理论框架以及信号稀疏表示、CS编解码模型,并举例说明基于压缩感知理论的编解码理论在一维信号、二维图像处理上的应用。
关键词 压缩感知 稀疏表示 编码 解码 受限等距特性
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基于压缩感知估计行波自然频率的输电线路故障定位方法研究 被引量：43
11
作者 于华楠 马聪聪 王鹤 《电工技术学报》 EI CSCD 北大核心 2017年第23期140-148,共9页
提出了一种基于压缩感知估计行波自然频率的输电线路故障定位方法,能够准确估计多次行波自然频率,具有较高的故障定位精度。针对故障行波信号的频域特征设计了新的过完备字典,使行波信号能够被有效地稀疏表示。进行故障定位时,首先用小... 提出了一种基于压缩感知估计行波自然频率的输电线路故障定位方法,能够准确估计多次行波自然频率,具有较高的故障定位精度。针对故障行波信号的频域特征设计了新的过完备字典,使行波信号能够被有效地稀疏表示。进行故障定位时,首先用小波模极大值方法确定故障行波信号的频率边界,并采用FIR滤波进行预处理滤除低频干扰成分,然后将其变换到频域使其能够在过完备字典上稀疏表示。在此基础上,该文利用改进的基于Dice系数的OMP算法(DOMP算法)对故障行波的频域信号进行重构,精确辨识行波信号的多次自然频率值,最终结合反射角和波速实现准确地故障定位。通过仿真分析验证了字典设计结合改进的DOMP算法的方法具有较高的定位精度和可靠性。 展开更多
关键词 压缩感知 行波自然频率 过完备字典 Dice系数 OMP算法 故障定位
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压缩感知雷达成像技术综述 被引量：40
12
作者 刘记红 徐少坤 +2 位作者 高勋章 黎湘 庄钊文 《信号处理》 CSCD 北大核心 2011年第2期251-260,共10页
压缩感知理论突破了传统Nyquist采样定理的限制,它基于信号的稀疏性、测量矩阵的随机性和非线性优化算法完成对信号的压缩采样和重构。这种全新的信号处理理论为克服传统雷达固有缺陷,解决传统高分辨雷达面临的高采样率、大数据量和实... 压缩感知理论突破了传统Nyquist采样定理的限制,它基于信号的稀疏性、测量矩阵的随机性和非线性优化算法完成对信号的压缩采样和重构。这种全新的信号处理理论为克服传统雷达固有缺陷,解决传统高分辨雷达面临的高采样率、大数据量和实时处理困难等问题提供了可能。本文概述了压缩感知基本理论,详细讨论了基于压缩感知的雷达成像技术,对压缩感知在高分辨雷达成像领域中的研究现状进行了归纳和分析,应用对象包括SAR/ISAR、穿墙雷达、MIMO雷达、探地雷达等,充分体现了压缩感知在简化雷达硬件设计、弥补雷达数据缺陷、改善雷达成像质量等方面的巨大潜力,明确了研究中存在的问题,阐述了有待进一步研究的方向,并总结了压缩感知用于雷达成像的优势和缺陷。 展开更多
关键词 压缩感知 雷达成像 稀疏表示 随机采样 优化算法
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基于压缩感知的无线传感器网络多目标定位算法 被引量：40
13
作者 何风行 余志军 刘海涛 《电子与信息学报》 EI CSCD 北大核心 2012年第3期716-721,共6页
目标定位是无线传感器网络的重要应用场景。该文提出了一种将压缩感知应用于无线传感器网络多目标定位的方法,把基于网格的多目标定位问题转化为压缩感知问题。应用多分辨率分析的思想,设计了迭代回溯的压缩感知算法,该方法的特点是可... 目标定位是无线传感器网络的重要应用场景。该文提出了一种将压缩感知应用于无线传感器网络多目标定位的方法,把基于网格的多目标定位问题转化为压缩感知问题。应用多分辨率分析的思想,设计了迭代回溯的压缩感知算法,该方法的特点是可同时进行多目标定位,并且大大减少了网络通信的数据量从而延长网络寿命,代价是融合中心的算法复杂度的增加。仿真结果显示,采用迭代回溯算法定位精度提高了50%以上,具有较好的多目标定位效果。 展开更多
关键词 多目标定位 无线传感器网络 压缩感知
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地震数据压缩重构的正则化与零范数稀疏最优化方法 被引量：40
14
作者 曹静杰 王彦飞 杨长春 《地球物理学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2012年第2期596-607,共12页
地震数据重构问题是一个病态的反演问题.本文基于地震数据在curvelet域的稀疏性,将地震数据重构变为一个稀疏优化问题,构造0范数的逼近函数作为目标函数,提出了一种投影梯度求解算法.本文还运用最近提出的分段随机采样方式进行采样,该... 地震数据重构问题是一个病态的反演问题.本文基于地震数据在curvelet域的稀疏性,将地震数据重构变为一个稀疏优化问题,构造0范数的逼近函数作为目标函数,提出了一种投影梯度求解算法.本文还运用最近提出的分段随机采样方式进行采样,该采样方式能够有效地控制采样间隔并且保持采样的随机性.地震数值模拟表明,基于0范数逼近的投影梯度法计算效率有明显的提高;分段随机采样方式比随机欠采样有更加稳定的重构结果. 展开更多
关键词 波场重构 CURVELET变换 压缩传感 0范数逼近 反问题 不适定性 稀疏优化
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应用压缩传感理论的单像素相机成像系统 被引量：36
15
作者 陈涛 李正炜 +2 位作者 王建立 王斌 郭爽 《光学精密工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2012年第11期2523-2530,共8页
采用稀疏二进制矩阵作为测量矩阵完成了单像素相机对不同场景的拍摄。基于压缩传感理论设计的单像素相机,利用数字微镜阵列和单个探测元件实现高分辨率图像的拍摄,将图像采集和压缩合二为一,减少了数据,降低了系统规模、复杂度和成本。... 采用稀疏二进制矩阵作为测量矩阵完成了单像素相机对不同场景的拍摄。基于压缩传感理论设计的单像素相机,利用数字微镜阵列和单个探测元件实现高分辨率图像的拍摄,将图像采集和压缩合二为一,减少了数据,降低了系统规模、复杂度和成本。对测量矩阵进行了分析,给出了二进制测量矩阵精确重构条件。搭建了硬件实验平台,采用稀疏二进制测量矩阵,对笔划复杂度不同的"中"字、"国"字和复杂实物这3种不同的场景进行了拍摄实验,利用梯度投影重构算法重构出目标图像,图像分辨率为数字微镜阵列大小。实验结果显示,对于3种不同场景,在测量次数为目标图像像素总数的20%～30%时,能精确重构出目标图像,表明单像素相机能实现高分辨率图像的拍摄。 展开更多
关键词 单像素相机 压缩传感 梯度投影 稀疏二进制矩阵
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基于压缩感知的分布式语音压缩与重构 被引量：29
16
作者 孙林慧 杨震 《信号处理》 CSCD 北大核心 2010年第6期824-829,共6页
本文首先阐述了压缩感知(CS)的理论框架,然后分析了语音信号的特点——短时平稳性、离散余弦(DCT)基下的稀疏性,最后提出了基于CS理论的分布式语音压缩重构的框架。基于此框架采用基追踪(BP)和正交匹配追踪(OMP)算法对已压缩的语音信号... 本文首先阐述了压缩感知(CS)的理论框架,然后分析了语音信号的特点——短时平稳性、离散余弦(DCT)基下的稀疏性,最后提出了基于CS理论的分布式语音压缩重构的框架。基于此框架采用基追踪(BP)和正交匹配追踪(OMP)算法对已压缩的语音信号进行重构,得出结论:每帧语音信号选取的帧长的大小,基于CS理论压缩得到的观测数的多少,都对重构性能有影响。 展开更多
关键词 压缩感知 分布式语音压缩与重构 短时平稳性 稀疏性 基追踪 正交匹配追踪
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磁共振成像发展综述 被引量：32
17
作者 高家红 雷皓 +5 位作者 陈群 杜一平 梁栋 卓彦 龚启勇 周欣 《中国科学：生命科学》 CSCD 北大核心 2020年第11期1285-1295,共11页
磁共振成像(magnetic resonance imaging,MRI)是目前临床医学诊断和基础生命科学研究中最重要的影像学工具之一,具有无损无创、软组织对比度高、成像参数和对比度众多、图像信息丰富等特点.近年来,磁共振成像在仪器技术和应用研究方面... 磁共振成像(magnetic resonance imaging,MRI)是目前临床医学诊断和基础生命科学研究中最重要的影像学工具之一,具有无损无创、软组织对比度高、成像参数和对比度众多、图像信息丰富等特点.近年来,磁共振成像在仪器技术和应用研究方面都取得了飞速的发展.超高场强、超快速和超灵敏磁共振成像等一批尖端成像技术正在走向临床,并与大数据、人工智能、诊疗一体化等其他先进技术相互渗透、相互融合.在应用研究方面,磁共振成像在肿瘤分子影像、脑功能成像、脑连接组研究等方面也正发挥着越来越重要的作用.本文简介了磁共振成像发展历史及基本原理,梳理了磁共振成像仪器技术、方法学和应用研究中的关键科学问题,提出了我国磁共振成像研究的发展思路和重点研究方向. 展开更多
关键词 磁共振成像 高场强 压缩感知 人工智能 诊疗一体化 脑科学
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基于近似l_0范数的稳健稀疏重构算法 被引量：30
18
作者 王军华 黄知涛 +1 位作者 周一宇 王丰华 《电子学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2012年第6期1185-1189,共5页
针对测量值受噪声污染的稀疏重构问题,本文提出了稳健近似l0范数最小化算法.该算法首先利用反正切函数近似l0范数,然后建立基于近似l0范数的含噪稀疏重构模型,最后通过拟牛顿法求解该模型,并分析了算法的收敛性.数值仿真表明,本文提出... 针对测量值受噪声污染的稀疏重构问题,本文提出了稳健近似l0范数最小化算法.该算法首先利用反正切函数近似l0范数,然后建立基于近似l0范数的含噪稀疏重构模型,最后通过拟牛顿法求解该模型,并分析了算法的收敛性.数值仿真表明,本文提出的算法重构稀疏向量时需要较少的测量值,且具有较高的计算精度. 展开更多
关键词 压缩感知 稀疏重构 基追踪 平滑l0范数
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DCT域的语音信号自适应压缩感知 被引量：27
19
作者 郭海燕 王天荆 杨震 《仪器仪表学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2010年第6期1262-1268,共7页
利用语音信号在DCT域的稀疏特性,提出了一种基于语音信号能量特性的帧间与帧内自适应压缩感知方法。首先根据语音信号各帧能量和各帧所属能量区间自适应分配每帧观测个数,称之为帧间自适应。然后当帧观测个数确定后,根据每帧完全观测各... 利用语音信号在DCT域的稀疏特性,提出了一种基于语音信号能量特性的帧间与帧内自适应压缩感知方法。首先根据语音信号各帧能量和各帧所属能量区间自适应分配每帧观测个数,称之为帧间自适应。然后当帧观测个数确定后,根据每帧完全观测各分量的能量自适应选取相应个数的观测,称之为帧内自适应。实验表明,用该算法重构的语音具有较高的平均分段信噪比和平均意见得分。 展开更多
关键词 压缩感知 语音合成 稀疏性 L1优化 自适应
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基于压缩感知的光学图像加密技术研究 被引量：31
20
作者 刘效勇 曹益平 卢佩 《光学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第3期91-99,共9页
提出了一种基于压缩感知的光学数字图像加密方案,利用压缩感知理论及特点,借助双随机相位编码技术,实现了对数字图像的多重加密。通过压缩感知使用随机测量矩阵作为密钥对原始图像加密,然后对加密图像利用Arnold变换置乱二次加密,并通... 提出了一种基于压缩感知的光学数字图像加密方案,利用压缩感知理论及特点,借助双随机相位编码技术,实现了对数字图像的多重加密。通过压缩感知使用随机测量矩阵作为密钥对原始图像加密,然后对加密图像利用Arnold变换置乱二次加密,并通过4f光学系统进行双随机相位编码再次对图像加密,从而实现了对图像的多次加密。考虑实际应用中传输过程的安全性,将加密图像融合于载体图像。在接收端,对加密图像进行解密重构。实验结果表明,该加密方案能够有效降低采样数据量,具有高稳健性,对密钥响应敏感并可以抵御较强的攻击。 展开更多
关键词 信号处理 压缩感知 ARNOLD变换 双随机相位编码技术 密钥
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