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基于压缩传感的图像重构算法研究

基于压缩传感的图像重构算法研究

作者：叶润武江苏大学

学位级别：硕士

传统的奈奎斯特采样定理表明,当采样频率大于或等于两倍的原始信号最高频率时,通过采样后的信号可以还原出原始信号的完整信息。2006年Donoho和Candès提出了压缩感知(Compressed Sensing,CS)理论。压缩感知理论打破了奈奎斯特采样定理... 详细信息

传统的奈奎斯特采样定理表明,当采样频率大于或等于两倍的原始信号最高频率时,通过采样后的信号可以还原出原始信号的完整信息。2006年Donoho和Candès提出了压缩感知(Compressed Sensing,CS)理论。压缩感知理论打破了奈奎斯特采样定理对采样频率的束缚,特别在数字图像处理中更有意义,通过少量的信号就能精确的恢复出原始图像信号。论文基于压缩感知理论在图像重构中的应用,重点研究梯度投影算法和贪婪算法,并提出了改进的快速二步迭代混合范数算法来实现图像重构。论文主要工作如下:1、分析了压缩感知的核心理论,包括信号的稀疏性、测量矩阵和信号的重构算法。建立压缩感知理论的数学模型;研究了各类小波基来验证图像的稀疏性,选择了双树复数小波变换作为变换基;分析对比了贝努利随机矩阵、局部哈达玛矩阵、高斯随机矩阵和托普利兹矩阵等各类测量矩阵的性能,哈达玛矩阵性能较好,选取局部哈达玛矩阵作为观测矩阵。2、研究图像重构算法,分析了最小?1范数的凸优化算法中的梯度投影算法及改进的梯度投影算法(GP)算法,测试表明该算法有较好的收敛速度,很好的图像去噪去模糊效果,图像重构质量高。同时,对最小?0范数的贪婪算法进行了重点研究,包括正交匹配追踪算法、正则正交匹配追踪算法、稀疏自适应匹配追踪算法、压缩采样匹配追踪算法等图像重构算法,研究发现贪婪算法重构速度快,效率高,计算简单。3、论文以双树复数小波基为稀疏基,局部哈达玛矩阵为观测矩阵,在IST算法的基础上提出了一种改进的快度二步迭代混合范数算法,目标函数采用混合范数模型,二步迭代加速了目标函数的优化,二步迭代混合范数算法收敛于混合目标函数的最小值。改进的算法重构速度高于IST算法2.5倍,图像的均方误差减小了50%以上。和以DCT为稀疏基,高斯矩阵为观测矩阵,快速二步迭代混合范数算法为重构算法的压缩感知重构系统相比,改进算法的峰值信噪比提高了约1dB,表明改进算法具有更好的图像重构质量和重构速度。

关键词：压缩感知图像重构稀疏变换混合范数二步迭代

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基于夜间灯光数据的南京城镇用地提取

测绘科学 2017年第6期42卷 93-98,154页

作者：高亚红顾羊羊乔旭宁宋雪桦叶润武孙旭江苏大学计算机科学与通信工程学院江苏镇江212013 河南理工大学测绘与国土信息工程学院河南焦作454003

针对多时相夜间灯光影像无法直接对比的问题,该文提出了一种基于不变目标进行不同年份不同卫星夜间灯光数据的校正方法。在系统校正多时相夜间灯光数据的基础上,应用支持向量机分类算法提取城镇用地信息,并分析1992—2013年南京城镇扩... 详细信息

针对多时相夜间灯光影像无法直接对比的问题,该文提出了一种基于不变目标进行不同年份不同卫星夜间灯光数据的校正方法。在系统校正多时相夜间灯光数据的基础上,应用支持向量机分类算法提取城镇用地信息,并分析1992—2013年南京城镇扩张动态变化规律。结果表明:该数据校正方法可以有效减少年际夜间灯光影像之间的异常差异,提高不同年份数据间的连续性和可比较性;支持向量机分类算法提取的4个样区城镇用地信息总体精度和Kappa系数平均值分别为88.35%和0.56,能够准确反映区域城镇发展的实际情况;1992—2013年南京城镇经历先缓慢后快速的扩张过程,主城区在1992年城镇基础上往四周扩张,并沿长江及南北交通走廊发展。

关键词：支持向量机夜间灯光数据城镇提取不变目标法南京市

基于改进LZW压缩算法的发动机参数采集系统研究

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软件导刊 2017年第7期16卷 152-154页

作者：叶润武胡洁刘委孙旭高亚红江苏大学计算机科学与通信工程学院江苏大学京江学院通信工程系江苏镇江212200

随着车联网技术的不断发展,海量数据传输和存储成为关键问题,普通压缩算法压缩效率难以满足需要。根据LZW算法原理,结合车联网系统中发动机参数数据传输特点,对LZW算法的字典初始化、字典查找方式、字典大小进行改进,并应用于车联网系... 详细信息

随着车联网技术的不断发展,海量数据传输和存储成为关键问题,普通压缩算法压缩效率难以满足需要。根据LZW算法原理,结合车联网系统中发动机参数数据传输特点,对LZW算法的字典初始化、字典查找方式、字典大小进行改进,并应用于车联网系统。现场测试结果表明,当数据达到一定量后,改进的LZW压缩算法性能趋于稳定,压缩率较普通LZW压缩算法提高了30%,满足了发动机系统数据压缩的应用需求。

关键词： LZW算法车联网数据压缩字典编码

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铝材B2B电子商务系统设计与实现

软件导刊 2016年第9期15卷 117-119页

作者：孔尧曹曦文叶润武郭华王洪初江苏大学计算机与通信工程学院江苏镇江212013 江苏中铝富通科技有限公司江苏淮安210000

采用B/S(浏览器/服务器)模式,实现会员登录、信息查看、订单和商品信息管理以及管理员后台管理等诸多功能。选用***作为开发语言,SQLserver作为后台数据库,提升了后台管理功能,保证订单快速、便捷处理,提高了工作效率,降低了人工成本。

关键词： MVC框架数据库 B2B B/S模式

基于HBase的车联网传感数据管理系统设计

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软件导刊 2016年第8期15卷 71-73页

作者：孙旭束晓敏叶润武史昇钟艳高亚红江苏大学计算机科学与通信工程学院江苏大学京江学院通信工程系江苏镇江212000 江苏恒驰科技有限公司江苏镇江212200

关系型数据库由于面向行存储以及无法扩展等原因,已很难满足大规模车联网传感数据的存储与查询要求。针对该问题,设计了一个基于非关系型数据库HBase存储的车联网传感数据管理系统。该系统采用Hadoop与HBase搭建分布式实验平台,采用C#... 详细信息

关系型数据库由于面向行存储以及无法扩展等原因,已很难满足大规模车联网传感数据的存储与查询要求。针对该问题,设计了一个基于非关系型数据库HBase存储的车联网传感数据管理系统。该系统采用Hadoop与HBase搭建分布式实验平台,采用C#语言开发Web网页端。通过与传统关系型数据库SQL Server的存储与查询效率进行对比分析,表明HBase在处理大规模车联网传感数据方面具有明显优势。

关键词： HBase 车联网 Thrift C#.Net

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面向变压器产业的协同平台设计

软件导刊 2016年第8期15卷 89-91页

作者：高亚红曹吟梦白忠东李宁孙旭叶润武江苏大学计算机科学与通信工程学院江苏大学京江学院江苏镇江212013 江苏中电变压器制造有限公司江苏扬中212200

我国中小变压器从业企业数量众多、设计效率整体偏低、设计手段仍以单机设计并辅之以电子表格计算为主,应付合同订单的被动式设计导致中小变压器企业缺乏研发新产品、新工艺所需的数据模型和专有分析工具。鉴于此,提出基于PLM的理念与... 详细信息

我国中小变压器从业企业数量众多、设计效率整体偏低、设计手段仍以单机设计并辅之以电子表格计算为主,应付合同订单的被动式设计导致中小变压器企业缺乏研发新产品、新工艺所需的数据模型和专有分析工具。鉴于此,提出基于PLM的理念与管理模式,在集成变压器产品设计技术及分布式处理技术基础上,引入混合云计算技术平台,实现变压器设计资源共享,以及各类数据信息的查找、修改和版本控制等。测试表明,该平台能够有效提高变压器企业的产品设计效率,降低生产成本。

关键词：中小变压器混合云资源共享

基于CAN总线和GPRS技术的车联网通信系统研究

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软件导刊 2016年第3期15卷 118-120页

作者：刘委钟艳史昇叶润武孙旭高亚红陈娟束晓敏江苏大学计算机科学与通信工程学院江苏镇江212013 镇江恒驰科技有限公司江苏镇江212009

为了弥补目前运输装备仅限于物体运动轨迹监控而缺少装备内在运行监控的不足,改变以运输企业为应用主体的市场结构,使得运输设备制造商、重要总成供应商都加入到网络中来,设计了一套基于物联网的运输装备信息系统。在这套运输装备信息... 详细信息

为了弥补目前运输装备仅限于物体运动轨迹监控而缺少装备内在运行监控的不足,改变以运输企业为应用主体的市场结构,使得运输设备制造商、重要总成供应商都加入到网络中来,设计了一套基于物联网的运输装备信息系统。在这套运输装备信息系统中,主要运用CAN总线实现串口通信,上位机为PC机,最后以*** MVC4为开发环境,使用C#语言开发了一个C/S运输装备信息系统。

关键词： CAN总线 GPRS技术车联网通信系统

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基于改进混合范数的图像重构算法

信息技术 2018年第2期42卷 133-136页

作者：张鑫晟曹曦文孙海威孔尧叶润武宋雪桦江苏大学计算机科学与通信工程学院江苏镇江212000

压缩感知理论利用图像稀疏表示的先验知识,通过少量的测量值精确地恢复出原始图像信号。DTCWT凭借其更好表达图像边缘特征的特点,结合贪婪算法和凸优化算法的优点,在双树复数小波变换为稀疏基,局部哈达玛矩阵为观测矩阵的基础上提出改... 详细信息

压缩感知理论利用图像稀疏表示的先验知识,通过少量的测量值精确地恢复出原始图像信号。DTCWT凭借其更好表达图像边缘特征的特点,结合贪婪算法和凸优化算法的优点,在双树复数小波变换为稀疏基,局部哈达玛矩阵为观测矩阵的基础上提出改进的快速二步迭代混合范数算法。该算法的图像重构质量优于FIST算法以及IST算法,实验表明改进的混合范数的图像重构算法具有更好的图像重构质量和重构速度。

关键词：压缩感知稀疏变换混合范数图像重构

基于双树复数小波的快速二步迭代混合范数算法

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软件导刊 2017年第10期16卷 54-56,60页

作者：叶润武陈晨刘委孙旭高亚红孔尧张鑫晟孙海威江苏大学计算机科学与通信工程学院江苏大学京江学院通信工程系江苏镇江212200

以双树复数小波基为稀疏基,局部哈达玛矩阵为观测矩阵,在IST算法的基础上提出一种改进的快度二步迭代混合范数算法,目标函数采用混合范数模型,二步迭代加速了目标函数的优化,二步迭代混合范数算法收敛于混合目标函数的最小值。改进的算... 详细信息

以双树复数小波基为稀疏基,局部哈达玛矩阵为观测矩阵,在IST算法的基础上提出一种改进的快度二步迭代混合范数算法,目标函数采用混合范数模型,二步迭代加速了目标函数的优化,二步迭代混合范数算法收敛于混合目标函数的最小值。改进的算法重构速度高于IST算法的2.5倍,图像的均方误差减小50%以上。与以DCT为稀疏基、高斯矩阵为观测矩阵、快速二步迭代混合范数算法为重构算法的压缩感知重构系统相比,改进算法的峰值信噪比提高了约1dB,表明改进算法具有更好的图像重构质量和重构速度。

关键词：压缩感知图像重构稀疏变换混合范数二步迭代