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基于主成分变换的图像稀疏度估计方法
  • ISSN号:1000-3290
  • 期刊名称:《物理学报》
  • 时间:0
  • 分类:TP751[自动化与计算机技术—控制科学与工程;自动化与计算机技术—检测技术与自动化装置]
  • 作者机构:[1]中国科学院光电研究院计算光学成像技术实验室,北京100094, [2]中国科学院大学,北京100049
  • 相关基金:国家杰出青年科学基金(批准号:61225024)和国家高技术研究发展计划(批准号:2012AA7012022)资助的课题.
中文摘要:

压缩感知理论基于信号的稀疏性和可压缩性,突破传统Nyquist采样频率的限制,以较低的数据量对信号进行采样和高概率重构。在压缩感知理论中,信号的稀疏度确定了稀疏采样的最低数据量,是验证采样方法及重构方法优劣的重要参数。在实际研究过程中,图像稀疏度通常未知,这就可能导致过采样或欠采样的情况,从而无法验证采样方法及重构方法的优劣。因此,快速而客观地估计图像的稀疏度对于压缩感知理论研究来说意义重大。本文分析了基于小波变换的图像稀疏化表示方法,通过遍历采样和重构得到基于小波变换方法的图像稀疏度,但过程复杂,而且结果的准确性依赖于小波基和变换尺度的选择。本文通过压缩感知理论对主成分变换进行阐述,在基于主成分变换系数近似为正态函数的假设下,建立了图像稀疏度与系数函数方差间的线性关系,并通过多组图像数据进行仿真验证,结果表明线性关系的正确性。通过分析和仿真可以看出,基于主成分变换的稀疏度估计方法比小波变换简单、快速、客观,对压缩感知理论研究有重要的应用价值。

英文摘要:

In compressive sensing, signal sparsity is an important parameter which influences the number of data sampling in reconstruction process and the quantity of the reconstructed result. But in practice, undersampled and oversampled phenomenon will occur because of the unknown sparsity, which may lose the advantages of compressive sensing. So how to determine the image sparsity quickly and accuratly is significant in the compressive sensing process. In this paper, we calculate the image sparsity based on the data acquired during compressive sensing recontruction projection which sparses the origin image in wavelets domain, but we find that its procession is complex, and the final results are seriously influenced by wavelet basis function and the transform scales. We then introduce the principle component analysis (PCA) theory combined with compressive sensing, and establish a linear relationship between image sparsity and coefficient founction variance based on the assumption that PCA is of approximately normal distribution. Multiple sets of experiment data verify the correctness of the linear relationship mentioned above. Through previous analysis and simulation, the sparsity estimation based on PCA has an important practical value for compressive sensing study.

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期刊信息
  • 《物理学报》
  • 北大核心期刊(2011版)
  • 主管单位:中国科学院
  • 主办单位:中国物理学会 中国科学院物理研究所
  • 主编:欧阳钟灿
  • 地址:北京603信箱(中国科学院物理研究所)
  • 邮编:100190
  • 邮箱:apsoffice@iphy.ac.cn
  • 电话:010-82649026
  • 国际标准刊号:ISSN:1000-3290
  • 国内统一刊号:ISSN:11-1958/O4
  • 邮发代号:2-425
  • 获奖情况:
  • 1999年首届国家期刊奖,2000年中科院优秀期刊特等奖,2001年科技期刊最高方阵队双高期刊居中国期刊第12位
  • 国内外数据库收录:
  • 美国化学文摘(网络版),荷兰文摘与引文数据库,美国工程索引,美国科学引文索引(扩展库),英国科学文摘数据库,日本日本科学技术振兴机构数据库,中国中国科技核心期刊,中国北大核心期刊(2004版),中国北大核心期刊(2008版),中国北大核心期刊(2011版),中国北大核心期刊(2014版),中国北大核心期刊(2000版)
  • 被引量:49876