基于压缩感知的语音盲稀疏重构算法及其去噪应用

根据传统的正交匹配追踪(OMP)算法和稀疏度自适应匹配追踪(SAMP)算法各自的缺陷,提出可以在盲稀疏状态下重构带噪语音的多匹配正交追踪(MMOP)算法。该算法采用同时匹配多个原子以及同步增大和缩小原子集的办法来解决SAMP算法中原子的过匹配和欠匹配现象,此外,还提出一种新的去噪思想和设置初始步长方法,并且采用分阶段步长来重构原始语音信号。研究结果表明:本文算法不仅修正SAMP算法的过匹配和欠匹配的现象,而且还具有匹配速度快、迭代次数少的优点,同时又提高语音信号在盲稀疏状态下的重构精度,此外,该算法还可以应用在噪声语音中,有较明显的去噪效果,且其重构后的语音主客观质量评价都要好于传统的OMP算法和SAMP算法。     

一种OFDM稀疏信道估计系数优化方案

围绕利用贪婪追踪算法的正交频分复用（orthogonal frequency division multiplexing, OFDM）调制系统的稀疏信道估计,研究了由于原子的错误选择所导致的恢复性能下降问题.基于针对贪婪追踪算法中最小二乘重构运算过程的分析,发现错误原子上存在严重的原子系数的过估计现象.在此基础上,提出了利用相邻符号间信道路径时延相关性的系数优化方案（coefficients optimization scheme, COS）,用以提高原子选择错误时稀疏信道估计的准确性.仿真结果表明,将COS与传统的正交匹配追踪（orthogonal matching pursuit, OMP）算法和稀疏度自适应匹配追踪（sparsity adaptive matching pursuit, SAMP）算法融合,都有效地抑制了原子的错误选择对稀疏信道估计的影响,并且在低信噪比下提升了贪婪追踪算法的估计性能,在不同多径信道模型下的仿真测试中均具有较好的鲁棒性.     

一种基于广义Jaccard系数的改进SAMP压缩信号快速恢复算法

压缩感知算法作为一种信号处理方法，可以解决机场终端区实时频谱监测的问题。 基于稀疏度自适应匹配追踪(SAMP)信号重构算法，引入了广义Jaccard系数、t-平均相关系数、变步长思想，提出了JTVS-SAMP算法。在算法的原子筛选部分引入广义Jaccard系数可以减少原子混淆导致的精度下降问题，t-平均相关系数的引入可以避免测量矩阵RIP系数的计算，降低了算法的复杂度，变步长思想中的大步长迭代，小步长靠近的步骤使得算法的效率及精度都大大提升。采用一维高斯随机稀疏信号作为测量信号进行仿真，可以有效的模拟机场终端区经过能量检测后的测量信号，经过仿真，JTVS-SAMP在不同的测量数、稀疏度情况下的算法重构成功率的表现明显优于传统压缩感知算法，且与SAMP算法相比，JTVS-SAMP在重构误差和算法时间方面的表现均有显著提升。     

一种稀疏度自适应正交多匹配追踪重构算法

压缩感知理论是一种利用信号稀疏性或可压缩性对信号进行采样同时压缩的新颖的信号采样理论。针对稀疏度未知信号重构问题,提出了一种稀疏度自适应正交多匹配追踪重构算法。该算法在广义正交匹配算法(generalized orthogonal multi matching pursuit,GOMP)基础上结合稀疏自适应思想。根据相邻阶段信号能量差自适应调整当前步长大小选取支撑集的原子个数,先大步接近,后小步逼近信号真实稀疏度,从而实现对信号精确重构。实验仿真结果表明,该算法能有效精确重构信号。具有良好的重构性能和较高的重构效率。     

改进的压缩感知重构方法

为了在稀疏度未知的情况下重构信号,并且解决SAMP框架下的步长选择难题,提出一种新的稀疏度估计方式,以及一种新的压缩感知重构算法——步长自适应匹配追踪算法。该算法通过新的方式估计稀疏度,采用估计出的稀疏度作为初始步长,重构信号间能量差作为改变步长的方法,使得信号能在稀疏度未知的条件下,自适应的重构信号。实验结果表明,本算法能够较好地重构信号,保证重构质量的同时提高重构速度。     

MIMO-OFDM系统中基于RAMP及其改进的稀疏信道估计算法

研究了在MIMO-OFDM系统中的稀疏信道估计问题。将正则化稀疏度自适应匹配追踪算法（RAMP）运用到MIMO-OFDM稀疏信道估计中,并对该算法的迭代结束条件加以改进,取残差的能量之差小于设定的阈值来终止迭代过程,更加准确地估计出信道稀疏度,进而提高了稀疏信道的估计精度。仿真结果表明,在MIMO-OFDM系统中,相比RAMP算法与稀疏度自适应匹配追踪算法（SAMP）,改进算法能够获得更好的MSE性能,在不需要稀疏度的前提下达到了与正交匹配追踪算法（OMP）算法相似的MSE性能。      

压缩感知重构SAMP的改进算法

压缩感知提供了一种用于采集在正交基上稀疏信号的新范式,突破了奈奎斯特采样定理对采样率的限制,提高了采样端的效率.国内外学者已经探索出大量过完备词典,能够有效对信号稀疏化采集并且尽量不丢失原信号中所含信息.压缩采样中的主要算法挑战是从观测样本中重构原信号.提出一种称为稀疏度自适应匹配追踪算法(sparsity adaptive matching pursuit,SAMP)的迭代恢复算法的改进方法.相较于原算法的方案,该方法回避了对原信号稀疏度的过估计,采用了在过估计时回溯稀疏度,并调整步长的方法,解决了原方案中恢复速度和恢复精度的矛盾.通过仿真实验比较了在不同稀疏度和采样率的情况下两种算法的精确重构成功率,结果证明了改进算法明显优于原算法.     

改进的压缩感知重构算法研究

为了对未知稀疏度信号、特殊信号、含噪声信号进行准确重构,提出一种改进的压缩感知重构算法——预测正交匹配追踪算法。提出的算法通过所选支撑集内原子总数、信号间能量差以及残差共同预测并选择所需原子。预测正交匹配追踪算法能够在稀疏度未知的情况下自适应地对块稀疏信号、噪声信号及图片信号进行准确重构。实验结果表明,在相同条件下,改进后的算法提高了重构质量,减少运行时间。     

基于小波变换和K-SVD的探地雷达杂波抑制研究

针对探地雷达原始图像中存在着大量以地表直达波为主的杂波噪声干扰问题,为了有效提取目标信号,提出了一种基于小波变换和K-Means奇异值分解的自适应双边滤波方法.将原始雷达数据进行小波分解,并应用K-SVD算法变换稀疏编码和更新原子,用更新后的稀疏系数和字典重构小块,将小块进行小波逆变换重构图像,然后对重构图像进行自适应...     

一种改进的变步长前后向追踪重建算法

压缩感知中前后向追踪（forward-backward pursuit,FBP）算法能有效缩短重建时间,但一旦迭代过程中前向、后向步长确定,将导致计算时间增长,影响重构效率,因此,提出一种改进的FBP算法,称为变步长前后向追踪算法（variable step size forward-backward pursuit,VSSFBP）.该算法引入判决阈值和等比因子,考虑到估计的稀疏度远小于真实稀疏度,选择较大迭代步长,减少迭代次数,缩短运行时间;同时考虑到当估计的稀疏度达到一定值时,减小迭代步长,减慢逼近的速度,提高信号重构精度.仿真结果表明：VSSFBP算法在保证重构效果的同时,明显缩短了重构时间.当图像压缩比为0.45时,信噪比提高了1 dB,峰值信噪比提高了0.8 dB,重构时间降低为原来FBP算法的42.04%.与同类算法相比,在保持较高的峰值信噪比和信噪比的条件下, VSSFBP算法消耗的时间大大缩短,重构速度更快,重构信号更精确.     

粒子群优化的GPSR-BB压缩感知重构算法

为了减少压缩感知中梯度投影稀疏重构法算法(GPSR-BB)的运行时间和迭代次数,有效地提高算法的重构性能,将具有全局搜索能力的粒子群算法应用到GPSR-BB算法中。利用粒子群优化算法的全局开发能力和GPSR-BB算法的局部搜索能力,加快了算法的收敛速度,减少了算法的迭代次数;通过对GPSR-BB算法中线搜索条件的改进,有效地提高了算法的重构精度。仿真实验表明:改进的GPSR-BB算法比传统的GPSR-BB算法运行时间缩短了43%、迭代次数降低了39.7%。在观测维数一定的条件下,改进的GPSR-BB算法重构成功概率高于传统的算法0.04,重构误差低于传统的0.09,具有较好的重构性能。     

一种改进的MIMO系统串行干扰消除检测算法

使用串行干扰消除(SIC)方法进行MIMO系统信号检测时,先检测出的信号对后续层信号的检测有很大影响,存在误差传播现象.针对这一问题,提出一种改进的SIC检测算法.所提算法在进行SIC检测时,对前层采用穷举搜索,并对所得到的P维信号的累积度量值进行计算和排序,从中取出L组具有最小度量值的信号,再对其后续层利用SIC进行...     

改进的自适应最优低秩信道估计算法

针对正交频分复用系统中线性最小均方误差(LMMSE)信道估计算法计算复杂度高,且存在当信道的统计特性与先验知识不匹配时估计性能恶化的问题,利用信道频域冲激响应的移动平均自相关函数,结合子空间分解、跟踪和序列正交原理,提出一种改进的自适应最优低秩信道估计算法.对比文中算法和LMMSE算法、LS算法和联合AIC(akaike criterion)秩估计准则的自适应低秩信道估计算法,结果表明:文中算法的秩估计更为精确;在插入导频数量较少的情况下,改进的信道估计算法能获得更高的信噪比性能增益.     

基于天牛须搜索算法的短期风电功率组合预测

为了提高风电功率预测精度,提出了一种完全集成经验模态分解(complete ensemble empirical mode decomposition adaptive noise, CEEMDAN)、极限学习机(extreme learning machine, ELM)和改进天牛须搜索算法(improved beetle antennae search algorithm, IBAS)的组合预测模型来预测风电功率。引入动态惯性权重改进天牛的位置更新方式,提高天牛须搜索算法的寻优能力。在预测过程中,首先通过CEEMDAN对原始风电功率数据进行预处理,将非平稳信号分解为一组按照频率和振幅大小排列的序列分量,减少数据波动带来的预测误差。然后利用IBAS优化ELM构建预测模型,分别预测每个序列分量,最后叠加每个序列分量的预测值得到最终预测值。仿真结果表明,与其他预测模型相比,本预测模型预测精度最高,评价指标平均绝对误差(mean absolute error, MAE)、均方根误差(root mean square error, RMSE)、平均绝对百分比误差(mean absolute ...     

基于压缩感知重建去噪后的LDPC译码算法

针对LDPC译码前的噪声问题,提出一种基于压缩感知重建去噪后的LDPC译码算法.首先,在接收端使用CS算法对系统的接收信号进行观测,恢复,消除信道传输过程中的噪声信息;然后,将恢复信号直接作为接收信号送入LDPC的译码器.仿真计算证明,这种改进的算法能有效减少噪声影响,降低LDPC的误码率,提高系统译码性能,在码长为512时,误码率可降低到10-5,并且受稀疏度,传输速率和CS重构算法影响.对比4种CS重构的贪婪算法,SP算法得到的效果较好.     

基于GOMP及其改进的OFDM系统稀疏信道估计

研究在正交频分复用（OFDM）系统的稀疏信道估计问题.由于在许多通信系统中信道具有稀疏性,因此可以把信道估计问题转化为稀疏信号的恢复问题,应用压缩感知理论求解,把现有的恢复算法——广义正交匹配追踪算法（GOMP）运用到信道估计中,并对它加以改进.仿真结果表明,与广义正交匹配追踪算法（GOMP）相比,正交匹配追踪算法（OMP）运行时间少,计算复杂度低,但是估计的最小均方误差略差.为了进一步提高该算法的性能,提出了改进的广义正交匹配追踪算法,性能得到了较大的提高.      

基于改进姿态估计算法的嵌入式平台实时跌倒检测

为了实现视频中特殊人群跌倒检测的实时性和降低误检率。通过采用改进的姿态估计网络提取人体关节点的方法,研究了使用前后帧关节点的变化来对人体进行追踪和跌倒行为检测。为了在嵌入式平台上使姿态估计网络达到实时效果,采用带有注意力机制的轻量化结构搭建深度卷积网络来提取人体关节点坐标,并合成完整的骨架信息。结果表明：带有注意力机制的姿态估计算法在不同数据集上的准确度均有提升;同时在嵌入式平台上保持误检率较低的情况下达到实时跌倒检测。可见基于改进姿态估计算法并通过关节点判断的方法较好地实现了人体的跌倒检测。     

基于改进型CLEAN算法三维成像的雷达散射截面积反演

基于三维成像的雷达散射截面积(radar cross section,RCS)测量可以获得目标散射系数的三维空间分布,与一维和二维RCS测量相比,它具有更好的空间分辨能力.但是,在基于成像的RCS测量中,散射中心的提取至关重要,它在很大程度上决定着RCS的反演精度.采用CLEAN算法完成对目标散射中心的提取,有效抑制了图像的三维旁瓣,并针对CLEAN算法存在估计误差的迭代累加效应,设计了一种可以更新估计的改进的相干CLEAN算法,进一步提高了RCS的反演精度.用MATLAB和FEKO测量仿真,结果表明改进型CLEAN算法能更有效地提取散射中心,且提高了RCS的反演精度.     

基于线性搜索的快速运动估计算法

为了减小快速运动估计算法的计算复杂度和提高运动补偿的准确性,提出了一种新的块匹配运动估计算法,称为线性正方形搜索算法.该算法采用运动估计的线性搜索策略,对于不重要的搜索区域利用线性搜索技术进行快速搜索以减小算法的计算复杂度,而对于重要搜索区域,即最佳点所在区域,用9点的正方形模块进行精细搜索以提高算法的搜索精度.实验结果证明,该算法与菱形算法相比不仅计算复杂度减小了10%以上,而且视频编码效率可以提高约0 1dB.