壓縮感知關(guān)鍵技術(shù)研究.pdf

1、壓縮感知（CS）理論指出，對于稀疏或可壓縮信號，采樣速率不決定于信號的帶寬，而決定于信息在信號中的結(jié)構(gòu)和內(nèi)容。目前壓縮感知的理論和應(yīng)用研究已經(jīng)取得了一些成果，但是仍然有大量開放問題尚待研究。針對目前存在的問題，本文研究了方向變換，特征字典，視頻分析，壓縮成像等關(guān)鍵技術(shù)，選題具有重要的理論意義和較高的實用價值。本文主要創(chuàng)新點(diǎn)如下：
　　(1)研究了在圖像的CS重構(gòu)中使用方向變換。采用分塊隨機(jī)圖像采樣與基于投影的重構(gòu)相結(jié)合的一般框架，

2、不僅提高了稀疏性，也提高了光滑性。這個框架便于在CS重構(gòu)過程中加入基于方向變換的Contourlets和雙樹復(fù)小波。得到的算法具有基于投影的CS重構(gòu)的快速運(yùn)算速度，而平滑步驟與增強(qiáng)的方向性相結(jié)合，有助于獲得更好的圖像質(zhì)量，尤其是在低采樣率時。
　　(2)利用Hough變換域的稀疏性，建立起形狀的稀疏表示字典，用CS方法尋找圖像中的參數(shù)化形狀。進(jìn)行了用CS方法從含有噪聲的圖像的少量測量中檢測直線和圓等圖形的實驗。實驗表明CS方法能夠

3、得到比Hough變換更干凈的檢測結(jié)果。分析了檢測率與信噪比，檢測率與測量數(shù)的關(guān)系。
　　(3)提出一個適合隱私保護(hù)的視頻監(jiān)控應(yīng)用的編碼方案，能夠跟蹤視頻目標(biāo)而不需要重構(gòu)視頻序列。該方案利用每幀有限數(shù)量的偽隨機(jī)投影編碼一個視頻序列，解碼器利用背景消除圖像所具有的稀疏性并重構(gòu)前景目標(biāo)的位置。該方案采用粒子濾波器預(yù)測目標(biāo)位置，再用估計的位置作為先驗知識改進(jìn)前景目標(biāo)位置的重構(gòu)。隱私保護(hù)體現(xiàn)在只采用編碼的隨機(jī)投影不可能重構(gòu)原始視頻內(nèi)容，安全

4、性體現(xiàn)在如果沒有用來產(chǎn)生隨機(jī)投影的種子，就無法解碼。
　　(4)壓縮感知共焦顯微鏡（CCM）用數(shù)字微鏡陣列（DMD）高效掃描2D或3D標(biāo)本，其測量的數(shù)據(jù)來自針孔照亮的標(biāo)本像素的隨機(jī)集合，線性組合（投影）之后用單個光電檢測器和測量。與傳統(tǒng)CM或PAM相比，CCM能夠簡化共焦成像的硬件和光學(xué)系統(tǒng)的復(fù)雜性，將處理從數(shù)據(jù)采集步驟轉(zhuǎn)移到軟件圖像重構(gòu)，降低了成像系統(tǒng)的成本。CCM還以降低的采樣速率提供了共焦成像的獨(dú)特光學(xué)切片性質(zhì)。3D聯(lián)合重構(gòu)