[發明專利]一種聲信號隨機稀疏壓縮采樣方法及裝置

有效

• 申請號: 201810386587.2
• 申請日: 2018-04-26
• 公開（公告）號: CN108631786B
• 公開（公告）日: 2022-05-27
• 發明（設計）人: 劉志紅;劉尊民;儀垂杰;趙玉貴;宿元亮;李賀
• 申請（專利權）人: 青島理工大學
• 主分類號: H03M7/30
• 分類號: H03M7/30;G10L19/00
• 代理公司: 濟南圣達知識產權代理有限公司 37221
• 代理人: 楊哲

1.一種聲信號隨機稀疏壓縮采樣方法，其特征在于，該方法包括：

采集模擬量聲信號，對模擬量聲信號進行稀疏表示和稀疏分解，得到信號稀疏向量、稀疏度及A/D轉換稀疏系數；稀疏表示方法是預設主分量，并基于主分量基函數的過完備字典法建立完備字典進行稀疏表示，利用聲信號主分量過完備字典生成芯片和自適應匹配基追蹤稀疏分解算法芯片，分別用于行稀疏表示和稀疏分解，得到號稀疏向量、稀疏度及A/D轉換稀疏系數；

根據稀疏采樣、基主分量和隨機高斯矩陣構建出測量矩陣，將信號稀疏向量在測量矩陣上進行自適應投影；并利用等距性條件檢驗測量矩陣的有效性；根據稀疏度確定稀疏采樣的平均采樣頻率和采樣率，完成稀疏壓縮采樣；根據稀疏采樣、基主分量和隨機高斯矩陣構建出測量矩陣的具體方法為以與基矩陣所有列向量不相關的符合高斯隨機分布的隨機矩陣作為測量矩陣。

2.如權利要求1所述的方法，其特征在于，在本方法中，稀疏分解過程采用自適應匹配基追蹤算法。

3.如權利要求1所述的方法，其特征在于，在本方法中，將信號稀疏向量在測量矩陣上進行自適應投影的具體方法為：采用1/2觀測矩陣進行稀疏分量隨機投影，在整個觀測矩陣上形成2個隨機投影過程，同時合并投影形成隨機稀疏投影分量。

4.一種聲信號隨機稀疏壓縮采樣裝置，基于權利要求1-3任一項所述的方法，包括：依次連接的數據處理模塊和A/D轉換器；

所述數據處理模塊包括依次連接的模擬量聲信號采集模塊、稀疏模塊和隨機壓縮模塊；所述模擬量聲信號采集模塊采集模擬量聲信號并輸入所述稀疏模塊進行稀疏表示和稀疏分解，所述稀疏模塊將分解后的聲信號輸入所述隨機壓縮模塊進行隨機采樣和稀疏壓縮，所述隨機壓縮模塊將處理后的信號輸入所述A/D轉換器；

所述A/D轉換器為雙路A/D轉換器，被配置為兩路A/D轉換，分別實現稀疏信號在觀測矩陣上的隨機投影，以及完成一定約束條件的數據實時稀疏壓縮采樣，兩路A/D轉換完成后合并。

5.如權利要求4所述的裝置，其特征在于，該裝置還包括輔助結構，所述輔助結構包括箱體、支撐層和電源，所述數據處理模塊和A/D轉換器設置于所述支撐層上，所述箱體上兩側分別設置輸入端口和輸出端口，所述輸入端口與所述模擬量聲信號采集模塊的輸入端連接，所述輸出端口與所述A/D轉換器的輸出端連接。

6.如權利要求5所述的裝置，其特征在于，所述箱體底部設置隔震層，所述電源置于所述隔震層上，所述支撐層將電源與所述數據處理模塊和A/D轉換器分離。

7.如權利要求4所述的裝置，其特征在于，稀疏模塊聲信號主分量過完備字典生成芯片和自適應匹配基追蹤稀疏分解算法芯片，稀疏模塊內嵌稀疏模塊聲信號主分量過完備字典生成芯片和自適應匹配基追蹤稀疏分解算法芯片，分別用于行稀疏表示和稀疏分解，得到號稀疏向量、稀疏度及A/D轉換稀疏系數。

8.如權利要求4所述的裝置，其特征在于，所述隨機壓縮模塊內置隨機壓縮算法芯片，由稀疏度確定稀疏采樣的平均采樣頻率和采樣率。