[發明專利]壓縮采樣方法及裝置

有效

• 申請號: 201110456877.8
• 申請日: 2011-12-30
• 公開（公告）號: CN102523450A
• 公開（公告）日: 2012-06-27
• 發明（設計）人: 戴瓊海;付長軍;季向陽
• 申請（專利權）人: 清華大學
• 主分類號: H04N7/26
• 分類號: H04N7/26
• 代理公司: 北京清亦華知識產權代理事務所(普通合伙) 11201
• 代理人: 張大威

1.一種壓縮采樣方法，其特征在于，包括以下步驟：

采集目標物體信號，隨機生成一個稀疏基，如果所述稀疏基不能稀疏表示所述目標物體信號，則重新隨機生成稀疏基，直到所述稀疏基能夠稀疏表示所述目標物體信號，將所述稀疏基設為初始稀疏基；

對所述初始稀疏基進行轉置，預設隨機置換矩陣和隨機矩陣，生成快速投影算子；

將所述采集到的目標物體信號根據隨機矩陣拆分成至少一個子分量，根據所述快速投影算子求解所述子分量的最優化值，得到優化后的稀疏分量；

將所述優化后的稀疏分量按順序組合，確定所述優化后的稀疏分量在所述初始稀疏基下的稀疏系數，根據所述稀疏系數重構出待采樣信號。

2.如權利要求1所述的壓縮采樣方法，其特征在于，采用預設的二維塊離散小波變換隨機生成所述稀疏基。

3.如權利要求2所述的壓縮采樣方法，其特征在于，采用16×16的二維塊離散小波變換隨機生成所述稀疏基。

4.如權利要求1所述的壓縮采樣方法，其特征在于，通過以下兩種方式之一生成所述的預設隨機矩陣：

(1)根據高斯隨機數生成所述的預設隨機矩陣；

(2)隨機抽取正交矩陣的不同行列生成所述的預設隨機矩陣。

5.如權利要求4所述的壓縮采樣方法，其特征在于，根據高斯隨機數生成所述的預設隨機矩陣為M×256維隨機矩陣。

6.如權利要求1所述的壓縮采樣方法，其特征在于，采用下面的公式判斷所述稀疏基能否稀疏表示所述目標物體信號，

θ＝ψ^*f

其中，f表示目標物體信號，ψ表示隨機生成的稀疏基，ψ^*為ψ的轉置矩陣，θ表示多維信號f在稀疏基ψ上的變化系數；當θ只有部分有值或θ小部分的系數包含了大部分的能量時，所述目標物體信號f可以由稀疏基ψ稀疏表示。

7.如權利要求1所述的壓縮采樣方法，其特征在于，采用如下公式生成所述快速投影算子，

其中，表示快速投影算子，W表示隨機置換矩陣，Φ_B表示隨機矩陣，ψ表示隨機生成的稀疏基，ψ^*為ψ的轉置矩陣。

8.一種壓縮采樣裝置，其特征在于，包括：

采集模塊，所述采集模塊用于采集目標物體信號；

初始稀疏基生成模塊，所述初始稀疏基生成模塊和所述采集模塊相連，用于隨機生成一個初始稀疏基，如果所述稀疏基不能稀疏表示所述目標物體信號，則重新隨機生成稀疏基，直到所述稀疏基能夠稀疏表示所述目標物體信號，將所述稀疏基設為初始稀疏基；

稀疏基轉置模塊，所述稀疏基轉置模塊和所述初始稀疏基生成模塊相連，用于對所述初始稀疏基進行轉置，得到轉置后的稀疏基；

快速投影算子生成模塊，所述快速投影算子生成模塊和所述稀疏基轉置模塊相連，預設隨機置換矩陣和隨機矩陣，據此生成快速投影算子；

優化模塊，所述優化模塊分別和所述采樣模塊以及所述快速投影算子生成模塊相連，用于將所述采集到的目標物體信號根據隨機矩陣拆分成至少一個子分量，根據所述快速投影算子求解所述子分量的最優化值，得到優化后的稀疏分量；

信號重構模塊，所述信號重構模塊和所述優化模塊相連，用于將所述優化后的稀疏分量按順序組合，確定所述優化后的稀疏分量在所述初始稀疏基下的稀疏系數，根據所述稀疏系數重構出待采樣信號。

9.如權利要求8所述的壓縮采樣裝置，其特征在于，所述初始稀疏基生成模塊采用預設的二維塊離散小波變換隨機生成所述稀疏基。

10.如權利要求9所述的壓縮采樣裝置，其特征在于，所述初始稀疏基生成模塊采用16×16的二維塊離散小波變換隨機生成所述稀疏基。

11.如權利要求10所述的壓縮采樣裝置，其特征在于，所述快速投影算子生成模塊根據高斯隨機數生成所述的預設隨機矩陣。

12.如權利要求11所述的壓縮采樣裝置，其特征在于，所述快速投影算子生成模塊根據高斯隨機數生成所述的預設隨機矩陣是M×256維隨機矩陣。