双阈值正交匹配追踪算法

压缩感知理论(CS)中的重构算法是压缩感知理论的重要组成部分。在稀疏度未知的情况下,一些重构算法表现不佳。针对该问题,提出一种基于双阈值的正交匹配追踪算法。通过对所选原子的两次筛选,能够在稀疏度未知的情况下,高效率、高质量地重构信号。与同类算法相比,所提算法能够很好地重构信号,重构精度较高,运行速度较快。     

基于双阈值的压缩采样匹配追踪改进算法

针对基于压缩感知的压缩采样匹配追踪(CoSaMP)算法迭代次数严重依赖于信号稀疏度,候选原子冗余度大,从而导致最终的支撑原子集选择时间长、选择精度低等问题,提出一种基于双阈值的压缩采样匹配追踪算法.该算法利用模糊阈值进行支撑集候选原子的选择,引入残差与观测矩阵的相关度变化阈值作为迭代停止条件,对图像进行重构.仿真实验表明,所提出的算法重构速度快,重构效果优于CoSaMP算法.     

准Toeplitz测量矩阵的有限等距性质分析*

Toeplitz测量矩阵的卷积特性使压缩感知理论在线性时不变系统辨识问题中得到广泛应用。但在信号频率较高的场合往往需要对测量结果进行欠采样以利用压缩感知理论降低系统对采样频率的要求,这导致测量模型中的测量矩阵变为由Toeplitz矩阵中等间隔抽取若干行组成的子矩阵（准Toeplitz矩阵）。为此文章讨论了准Toeplitz矩阵作为测量矩阵的可行性。首先通过理论推导证明了准Toeplitz矩阵的有限等距性质,而后在仿真中比较了使用准Toeplitz矩阵与其他测量矩阵的重构效果。结果表明,准Toeplitz满足有限等距性质,使用准Toeplitz矩阵的重构效果与其他测量矩阵相近,可以作为压缩感知测量矩阵。     

基于能量的稀疏自适应匹配追踪算法

信号的重建算法在整个压缩感知领域中居于重要的地位。针对稀疏度未知的情况下的信号重建,在经典的稀疏自适应匹配追踪(SAMP)算法的基础上,提出一种基于能量的稀疏自适应匹配追踪(ESAMP)算法。根据测量向量与重建信号能量的比值自适应调整步长,确定步长的合理初始值,对二进制信号的重建算法进行进一步修正,提高了二进制信号的重建精度并实现了二进制信号的完整重建。仿真结果表明,在相同条件下该算法能够在提高重建速度的同时保证较高的重建精度,以更优越的综合性能恢复原始信号,并且使二进制信号的重建算法更具有实用性。     

步长自适应的前向后向匹配追踪算法

稀疏度自适应的匹配追踪算法(SAMP)是基于压缩感知理论的信号重建经典算法。针对稀疏度未知的信号重建,提出步长自适应的前向后向匹配追踪(AFBMP)算法,AFBMP算法在稀疏度自适应匹配追踪算法的框架下,前向搜索过程中采用对数型自适应变化的步长选择匹配原子,然后通过后向策略修正前向阶段造成的错误,删除支撑集中的部分错误原子,最终实现信号的精确逼近。实验表明AFBMP算法比SAMP算法能够更加高效地重建稀疏度未知的信号。     

稀疏度自适应分段正交匹配追踪算法改进

在基于压缩感知的信号重构问题中,有一类常见情况——未知信号稀疏度。针对此类情况,提出稀疏度自适应分段正交匹配追踪(SparsityAdaptiveStagewiseOrthogonalMatchingPursuit,SAStOMP)算法,该算法将自适应思想、变步长迭代思想与分段正交思想相结合,在未知信号稀疏度的情况下,自适应地选择支撑集原子的个数,最终实现信号的精确重构。仿真结果表明,针对长度为256位的原始信号,该算法重建效果优于正交匹配追踪算法、正则化正交匹配追踪算法和分段正交匹配追踪算法等。     

基于混合梯度的硬阈值追踪算法

针对压缩感知（CS）中迭代硬阈值类算法迭代次数多、重构时间长的问题,提出了一种基于混合梯度的硬阈值追踪（HGHTP）算法。首先,在每次迭代中计算当前迭代点处的梯度和共轭梯度,将梯度域与共轭梯度域下的支撑集混合取并集作为下一次迭代的候选支撑集,充分利用共轭梯度在支撑集选择策略中的有用信息,优化支撑集选择策略;然后,采用最小二乘法对候选支撑集进行二次筛选,快速精确地定位正确的支撑并更新稀疏系数。一维随机信号重构实验结果表明,HGHTP算法相较于同类迭代硬阈值算法,在保证重构成功率的前提下,需要的迭代次数更少。二维图像重构实验结果表明,HGHTP算法的重构精度和抗噪性能优于同类迭代阈值类算法,在保证重构精度的情况下,HGHTP算法的重构时间相比同类算法减少了32%以上。     

基于小波变换的正交匹配追踪算法及其应用

首先介绍了压缩感知的基本原理以及理论模型,然后详细阐述了匹配追踪(MP)以及正交匹配追踪(OMP)两种重构算法,进而提出了基于小波变换的正交匹配追踪算法(WOMP),即先将信号经过单层小波变换,保留信号的低频部分,只对高频稀疏部分进行压缩,然后利用正交匹配追踪算法进行重构,最后对低频及处理后得到的高频部分进行小波反变换得到重构信号.实验结果表明,所提算法与原来的正交匹配追踪算法相比,在测量数目及迭代次数相同的情况下,重构信号质量提高,重构率提高至95.2％.     

基于互交替投影的块稀疏正交匹配追踪算法

针对块稀疏信号,理论分析和实验验证均表明算法精确重构的充分条件与矩阵块相关性和子相关性有关。在此基础上,提出了一种基于互交替投影的块稀疏正交匹配追踪算法(mutual alternating projection-block or-thogonal matching pursuit,MAP-BOMP)。该算法利用互交替投影方法不断构造新的测量矩阵和感知矩阵,使得矩阵块相关性和子相关性都很小,从而提高重构概率,并给出明确的算法收敛条件,降低了计算复杂度。通过与大多数已有块稀疏信号重构算法进行实验仿真对比,该算法在重构效果和重构速度上均优于其他算法。     

基于广义变参Fibonacci混沌系统的压缩感知测量矩阵构造算法

针对常见混沌映射随机性不高、序列元素相关性较强、构造测量矩阵元素需间隔采样来满足数据统计的独立性等问题,通过级联量子Logistic混沌系统和广义Fibonacci数列构造一种新的复合混沌系统.在信息熵、空间特性和相关系数等方面对不同混沌测量矩阵进行定量分析,验证了提出的混沌系统具有遍历性和很强的混沌特性要求,序列元素...     

贪婪算法与压缩感知理论

贪婪算法以其重建速度快、重建方法实现简便的特点在压缩感知(Compressed sensing, CS)理论中获得了广泛的应用. 本文首先介绍压缩感知的基本理论;然后,着重介绍现有几种重要的贪 婪重建算法,包括MP, OMP, IBOOMP, StOMP, SP, ROMP和CoSaMP等, 详细给出每种算法的数学框架和本质思想,着重从最优匹配原子的选择策略和残差信号的更新 方式这两个方面对各种算法进行对比分析,以限制等容常数为条件讨论各种算法在实现重建时的性能,包括重建时间、 重建的稳定性等;最后,通过模拟实验进一步验证了 各种算法的重建效果,同时模拟实验结果还进一步得出各种算法的重建效果与待重建信号 本身的稀疏度及测量次数这三者之间的关系,这也为新的更优算法的提出打下理论基础.     

自适应压缩感知的语音压缩重构算法研究

根据传统语音信号的处理过程和语音信号的特征,提出了利用自适应冗余字典KSVD算法、自适应观测矩阵和SAMP重构算法的压缩重构方法,通过仿真分析,并与普通压缩感知对比平均帧重构信噪比、相对误差,验证了压缩感知自适应算法的优越性。     

压缩传感综述

在传统采样过程中, 为了避免信号失真, 采样频率不得低于信号最高频率的2倍. 然而对于数字图像、视频的获取, 依照香农(Shannon)定理会导致海量采样数据, 大大增加了存储和传输的代价. 近年来, 一种新兴的压缩传感理论为数据采集技术带来了革命性的突破, 得到了研究人员的广泛关注. 压缩传感采用非自适应线性投影来保持信号的原始结构, 能通过数值最优化问题准确重构原始信号. 压缩传感以远低于奈奎斯特频率进行采样, 在压缩成像系统、模拟/信息转换、生物传感等领域有着广阔的应用前景. 本文主要介绍了压缩传感的基本理论及相关应用, 并对其研究前景进行了展望.     

易于硬件实现的压缩感知观测矩阵的研究与构造

在压缩感知过程中,观测矩阵在信号采样及重构中具有重要作用,构造易于硬件实现、结构简单且占内存较小的观测矩阵是压缩感知理论能否实际应用的关键问题之一。提出两种易于硬件实现的观测矩阵,即顺序部分哈达玛观测矩阵和循环伪随机观测矩阵,其中循环伪随机观测矩阵可分为循环m序列和循环gold序列,并证明了伪随机序列所构造的观测矩阵满足有限等距准则。为验证上述两种观测矩阵性能,对二维图像信号进行仿真,结果表明,在较低的采样率下顺序部分哈达玛观测矩阵的重构效果最优,但是采样信号长度必须是2的k次幂;循环伪随机观测矩阵的重构效果虽然弱于顺序部分哈达玛观测矩阵,但是明显优于高斯随机观测矩阵,克服了顺序部分哈达玛矩阵观测信号必须是2的k次幂的限制。提出的两种观测矩阵易于硬件实现,避免了随机矩阵的不确定性且克服了随机矩阵浪费存储资源的缺陷,具有良好的实际应用价值。     

分区域搜索的狭义遗传算法

文章提出了分区域搜索的狭义遗传算法,讨论了狭义遗传算法分区域搜索的一些重要性质,并对其控制机理进行了分析。证明了分区域的狭义遗传算法是全局收敛的,并具有收敛速度快,搜索过程稳定性高、可控制性强等特点。最后,提出了有待研究的问题。     

SCIHTBB: Sparsity constrained iterative hard thresholding with Barzilai-Borwein step size

Iterative hard thresholding (IHT) is a class of effective methods to compute sparse solution for underdetermined linear system. In this paper, an efficient IHT method with theoretical guarantee is proposed and named SCIHTBB with attractive features: (1) Monotone and Non-Monotone versions are presented with initial Barzilai-Borwein step size and finite step line search. (2) Convergence analysis has been developed based on the asymmetrical restricted isometry property. (3) An adaptive sparsity framework is provided to tackle the problem with unknown sparsity. (4) Some extensions are presented to handle group sparsity, non-negative sparsity and matrix rank minimization. Experimental comparisons with some state of the art methods verify that SCIHTBB is faster and more accurate for compressive sensing and matrix completion.     

一种动态限制搜索区域的最短路径规划算法*

提出一种动态限制搜索区域的最短路径规划算法,它是根据实际道路网络的空间分布特性,动态限制搜索区域,以降低算法的搜索规模,降低算法的时间复杂度和空间复杂度,提高算法的运行效率.实验证明,对于实际城市道路网络结构相对比较规则的最短路径规划,此算法极大地提高了规划的效率.     

最大受限路径相容约束传播算法的研究进展

约束传播技术对于约束满足问题的求解性能至关重要。约束传播技术在一个预处理过程中能彻底地移除一些局部不相容值,或者在搜索期间高效地剪枝搜索树。最大受限路径相容算法(max Restricted Path Consistency,maxRPC)是最近提出的一种强相容性约束传播算法,它能够删除更多不相容值,在解决复杂问题中取得了很好的效果。文中对弧相容算法AC和最大受限路径相容算法maxRPC的相关算法AC3,AC3rm,maxRPC1,maxRPC2,maxRPCrm,maxRPC3等及其相关变体分别进行介绍和比较。在Mistral求解器上的实验测试结果验证了各种算法的性能。     

自适应稀疏重构的双频预失真结构

针对双频功放预失真系统采样率过高的问题,提出一种基于压缩感知的自适应稀疏预失真结构,先通过基于分段多项式模型的记忆效应补偿器,再将信号融合理解为压缩感知采样重构问题,即在预失真反馈回路,利用自适应稀疏算法高精度重构遗失的五阶及高阶交调信号,使系数权值的最小均方解逼近最优,降低采集误差提升线性化效果。实验结果表明,在提高系统稳定性的同时,NMSE显示较2D-MP、2D-CPWL提高了约2~3 dB,ACPR大约改善20 dBc。对降低双频带预失真采样率同时提升功放线性度具有重大意义。