基于压缩传感理论的医学CT成像技术

本文主要介绍了压缩传感(CS)理论在医学CT成像技术领域中的应用及发展状况,同时综述了基于压缩传感的几种CT图像重构算法,并分别分析了它们的优缺点,最后阐述了未来的发展趋势。     

基于压缩感知的水声传感网络通信方法

现有研究主要针对单个传感器节点发送数据的情形,传输效率不高,而多个传感器节点同时发送数据,可以提高传输效率,但存在用户数据之间的干扰.将压缩感知应用于水声传感网络中,提出一种可实现多节点同时传输数据的大容量协作通信方法,利用传感器节点数据的稀疏特性,将多个源节点数据同时传输等效为压缩感知中的测量过程,证明了多节点并发传输过程的传输特性可以满足压缩感知中的测量矩阵的约束等距性要求.目的节点通过重构算法,可以恢复多个并发传感器节点的数据.     

基于压缩传感理论的彩色图像去马赛克

利用目前最新的压缩传感理论在信号恢复方面的优势,本文提出了一种新型彩色图像去马赛克算法.首先,为了满足压缩传感的约束等距性条件,采用随机马赛克模式得到原始数据;然后把彩色图像去马赛克问题转化为基于压缩传感的信号恢复问题,并充分考虑彩色图像RGB通道的相关性,建立彩色图像的扩展联合稀疏表示模型;最后采用基追踪(BP)算法求解去马赛克问题,得到恢复的真彩色图像.实验证明,本算法能有效减少传统算法恢复图像中出现的锯齿现象,所得到的彩色恢复图像具有更好的视觉效果.客观评价结果显示,本文算法结果的峰值信噪较基于双线性插值和基于梯度等传统算法的结果有明显提高.实验结果验证了本文算法的优越性,显示算法具有重要的应用前景.     

基于压缩传感的随机滤波器设计

宽带模拟信号将模数转换器的性能推动到极限。但是在许多应用中，我们感兴趣的有效频率相对于带限信号只是很小的一部分，虽然有效频率的位置不是先验的，但奈奎斯特采样的效率已经变得低下。本文介绍了一种由强大有效的现成组件构建的新型数据采集系统，称为随机解调器。     

基于压缩传感的图像哈希水印算法研究

现有基于图像内容的水印算法在鲁棒性和篡改检测方面存在不足,提出了一种基于压缩传感的图像哈希水印算法。该算法利用压缩传感对图像进行随机投影,得到的压缩测量值作为图像内容特征,通过HMAC(Hash-based Message Authentication Code,基于哈希的消息认证码)算法生成图像摘要,并以水印的方式嵌入到原始图像中;认证时,提取图像中的水印,并对认证图像进行压缩传感随机投影,得到原始图像和认证图像的摘要,通过摘要对比,实现图像认证和篡改检测。仿真实验表明,该方法不仅具有较强的鲁棒性和安全性,还具有较好的篡改检测能力。     

基于NMF闭塞字典的压缩传感声纳图像识别

提出了基于非负矩阵分解（NMF）闭塞字典的压缩传感声纳图像识别的方法.该方法采用NMF局部特征提取,解决了全局特征提取对声纳图像的强度和目标姿态的变化等方面不敏感的问题;同时利用K-SVD算法构造出可压缩的NMF闭塞字典,解决了原始的闭塞字典中含有大量原子从而导致计算量大的问题.实验结果表明：在不闭塞的情况下,采用NM...     

基于压缩传感的混沌二相码雷达成像

压缩传感系统利用信号稀疏表示的先验知识,能从少量的观测值中重构原始信号。由于混沌相位编码信号是一种伪随机码,其越来越多地应用在雷达领域。本文将压缩传感理论应用到混沌二相码雷达系统中,将成像问题转化为字典选择问题来处理,对接收的回波进行线性投影来降低采样频率,通过最小化光滑0范数重构成像。实验结果表明,本文方法在有效降低采样频率的基础上,获得了较高质量的成像效果,并且对噪声具有一定的自适应性。     

一种新的分块压缩传感图像重建算法

针对传统压缩传感一次性随机测量整幅图像所导致的存储量大、重建时间长等问题,提出了一种新的分块压缩传感重建算法.首先,将图像分割成一系列子块,分别将每个子块的所有列向量首尾连接起来构成原始信号;其次,将该信号经过稀疏变换后投影到观测矩阵上得到对应的观测值,再利用优化方法从这些观测中重建出信号;然后,分类每个重构子块的活动...     

一比特压缩传感的贪婪重构算法

针对测量值的一比特量化,提出了一种新型贪婪迭代算法:符号子空间追踪算法。该算法融合了一致性恢复和贪婪迭代的原理,将量化误差对重构的影响降到最小。仿真结果表明,在高比特率的情况下,该算法的重构误差比只考虑稀疏性和只考虑一致性恢复的算法分别低13 dB和21 dB。     

基于压缩传感理论的多聚焦图像融合方法

压缩传感(CS)理论是对稀疏或可压缩的信号进行采集、编解码的新理论.文中提出了基于CS理论的多聚焦图像融合方法.新方法包括被融合图像的压缩传感变换、像素级融合处理和稀疏重构,其中,采用加权法、对应位置分量最大值法和系数判决准则法进行图像融合处理.对该方法进行图像融合实验,并同基于小波变换和其它基于CS理论的融合算法进行比较.结果表明:CS融合(加权法)得到的信息熵大于CS融合(最大值法),CS融合(系数判决准则法)则介于CS融合(加权法)和CS融合(最大值法)之间;用CS理论进行融合所得到的图像的信息熵均高于采用相同方法基于小波进行融合得到的图像的信息熵.     

无线传感器网络中基于压缩感知的静止图像压缩方案研究

受功耗、成本和无线传输环境的限制,无线传感器网络中采集图像的节点并不适合采用传统静止图像压缩标准JPEG、JPEG2000.为了适应无线传感器网络的“轻编码、重解码”的特点,提出了一种基于压缩感知(Compressive Sensing,CS)的静止图像压缩方案.该方案在编码端进行分块测量,分块测量次数根据图像的边缘信息自适应地分配;在解码端则利用分块观测数据进行整帧重建.仿真实验表明,与已有的基于CS的图像压缩方案相比,该方案可有效地降低CS测量成本,并可在重建时消除图像的边缘模糊与块效应现象.     

基于压缩感知的视频压缩方案设计与实现

基于压缩感知理论设计出了针对视频编解码的处理方案。该理论是近来提出的一种新颖的图像编解码算法,它能够对稀疏性信号进行远低于Nyquist采样率编码。应用该理论对视频图像进行采样以降低视频的采样速率,依据视频图像的帧内、帧间相关性对视频帧进行建模,并结合综合感知模型进行压缩感知恢复。实验结果表明,本文设计的模型具有较好的效果。     

基于压缩感知的线性调频雷达成像

在经典的压缩感知理论中,最常用的测量矩阵是高斯随机矩阵和伯努利随机矩阵,它们具有最优的约束等容性质(R IP).与其他测量矩阵相比,精确重建同样的稀疏信号所需的采样数最少。然而完全的随机性导致它们在具体工程应用中受到限制,同时大大增加了重建算法的时间和空间复杂度。基于统计约束等容性质(StR IP)和确定性测量矩阵理论提出一种基于线性调频信号的压缩感知雷达成像方法,利用雷达发射的线性调频信号来构造测量矩阵,并用仿真实验证明了利用该测量矩阵可以很好地实现稀疏信号的重建。     

基于压缩感知的稀疏事件检测

为了提高无线传感器网络中稀疏事件的检测概率,利用压缩感知技术,提出了一种改进的下降迭代检测算法.该算法通过动态调节参数,改变迭代权值,加快了算法收敛速度.实验结果表明:在相同条件下,改进算法的成功检测概率比贝叶斯算法平均提高了13%.     

基于压缩感知的联合协作频谱感知算法

基于压缩感知的联合协作频谱感知方法实现动态频谱感知,通过融合各次用户(SU)采集的感知数据,寻找超参数,并与判决门限值进行比较,以获得最终的频谱判决结果.基于压缩感知的联合协作频谱感知算法减少了单个SU对压缩感知数据的不确定性,归一化均方误差（MSE）性能较好,并且该算法能够有效利用SU压缩感知数据信息,与其他典型算法相比,能获得更高的正确检测概率和较小的虚警概率.     

Video Coding Based on Compressive Sensing via CoSaMP

Compressive sampling matching pursuit （CoSaMP） algorithm integrates the idea of combining algorithm to ensure running speed and provides rigorous error bounds which provide a good theoretical guarantee to convergence. And compressive sensing （CS） can help us ease the pressure of hardware facility from the requirements of the huge amount in information processing. Therefore, a new video coding framework was proposed, which was based on CS and curvelet transform in this paper. Firstly, this new framework uses curvelet transform and CS to the key frame of test sequence, and then gains recovery frame via CoSaMP to achieve data compress. In the classic CoSaMP method, the halting criterion is that the number of iterations is fixed. Therefore, a new stopping rule is discussed to halting the algorithm in this paper to obtain better performance. According to a large number of experimental results, we ran see that this new framework has better performance and lower RMSE. Through the analysis of the experimental data, it is found that the selection of number of measurements and sparsity level has great influence on the new framework. So how to select the optimal parameters to gain better performance deserves worthy of further study.     

基于压缩感知的图像检索方法研究

针对大尺寸图像的特征提取算法复杂度高、特征信息容易缺失的问题,利用压缩感知理论中关于少量测量值可以精确重构原始信号的特性,提出了一种基于压缩感知的图像检索方法。首先对图像进行小波变换、分块预处理;然后构造分块多项式确定性测量矩阵,并对分块图像进行压缩感知快速测量,得到少量的压缩测量值代表图像的特征;最后采用加权距离方法计算图像测量值特征的相似度,实现图像的精确检索。仿真结果表明,该方法在图像检索速度和查准率、查全率等指标上具有更高的性能,能应用于大量复杂图像的检索。     

基于压缩感知的图像自适应编码算法

利用压缩感知理论对图像进行固定采样率的压缩并重构时,由于图像各个块的稀疏程度不同,低采样率很难保证图像各块都具有较高的重构质量,而高采样率又会造成资源的浪费.为了解决上述问题,提出了一种基于压缩感知的图像自适应编码算法,该算法首先判断图像各块在DCT域的稀疏度,然后根据判断结果对图像各块进行自适应的压缩采样,从而确保图像在较低采样率下能获得较高的重构质量.实验结果表明,运用所提自适应编码算法在采样率平均值为44%时,重构图像的平均PSNR值可达到35,dB以上,并且重构图像所有块的PSNR值分布比较集中,从而使得图像具有较好的主观质量.     

基于块分割的新型压缩感知算法

针对现有块分割压缩感知(block compressive sensing,BCS)算法的块效应问题,提出一种低复杂度、可消除块效应的新型块分割重构算法.在稀疏表达时,采用小波变换(DWT)代替离散余弦变换(DCT),改善图像细节分量;在测量时,依据分块图像频率特征对测量矩阵加权,提高图像质量;在重构时,采用正交匹配追踪(orthogonal matching pursuit,OMP)算法代替匹配追踪(matching pursuit,MP)算法,提高重构速度.仿真结果表明,所提出的算法可在保证重构速度的情况下,有效消除块效应,且不增加内存占用.     

基于压缩感知的图像重构GUI系统

本文利用MATLAB平台设计了基于压缩感知的图像重构GUI系统,针对不同的变换基、测量矩阵、重构算法对图像的压缩采样及重构进行了比较和讨论,其中变换基包括小波变换基和离散余弦变换基;测量矩阵包括随机矩阵如高斯矩阵和贝努利矩阵,以及确定矩阵如哈达玛矩阵和托普利兹矩阵;重构算法包括正交匹配追踪算法和压缩采样匹配追踪算法.并通过峰值信噪比PSNR衡量了图像重构的性能.该GUI系统能够为基于压缩感知的图像重构提供直观的实现平台.