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压缩传感理论及其在量子态估计中的应用

压缩传感理论及其在量子态估计中的应用

第16届中国系统仿真技术及其应用学术会议

作者：丛爽李克之中国科学技术大学自动化系英国伦敦帝国理工学院医学研究中心

对压缩传感理论从其信号的稀疏表示、编码测量和信号重构,到低秩矩阵恢复必须满足的条件及其信号重构的算法,从理论上给出了详细的阐述与解释。特别对基于压缩传感理论的量子纯态估计应用中所涉及的有关量子态估计或参数辨识所对应的投... 详细信息

对压缩传感理论从其信号的稀疏表示、编码测量和信号重构,到低秩矩阵恢复必须满足的条件及其信号重构的算法,从理论上给出了详细的阐述与解释。特别对基于压缩传感理论的量子纯态估计应用中所涉及的有关量子态估计或参数辨识所对应的投影测量、测量矩阵、传感矩阵、压缩传感获取的是目标信号、核函数、优化算法,以及估计效率及其他性能等各方面进行了有针对性的讨论和分析。本文对基于压缩传感理论的量子态估计的应用具有理论上的指导意义。

关键词：压缩传感理论量子纯态估计低秩矩阵测量矩阵传感矩阵

来源： cnki会议评论

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基于压缩传感理论的绝缘子泄漏电流数据压缩

电力科学与工程 2010年第7期26卷 1-4页

作者：陈青黄建才朱永利华北电力大学控制与计算机工程学院河北保定071003

绝缘子泄漏电流数据量大,给监测系统数据存储和传输带来巨大的负担。针对这个问题,提出基于压缩传感理论(Compressed Sensing,CS)的数据压缩方法,CS将采样与压缩合并进行,少量采样就能很好地恢复信号,不仅降低对硬件要求,而且提高压缩... 详细信息

绝缘子泄漏电流数据量大,给监测系统数据存储和传输带来巨大的负担。针对这个问题,提出基于压缩传感理论(Compressed Sensing,CS)的数据压缩方法,CS将采样与压缩合并进行,少量采样就能很好地恢复信号,不仅降低对硬件要求,而且提高压缩效率。将泄漏电流信号进行小波变换的稀疏分解,然后对稀疏的泄漏电流信号进行高斯测量编码,最后应用正交匹配追踪算法(OMP)重构信号。实验结果表明,对绝缘子泄漏电流进行CS数据压缩具很高的压缩比,恢复的信号也比较理想。

关键词：压缩传感理论泄漏电流小波变换高斯观测矩阵正交匹配

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单量子比特系统状态的在线估计

自动化学报 2020年第8期46卷 1592-1599页

作者：唐雅茹丛爽杨靖北中国科学技术大学自动化系合肥230027

针对具有退相干效应与测量反馈随机噪声的随机开放量子系统,采用对状态影响较弱的连续弱测量在线获取一系列状态的部分信息,实现量子状态的在线估计.由泡利矩阵构造初始测量算符,并推导出在线的随时间变化的测量算符;基于压缩传感理论... 详细信息

针对具有退相干效应与测量反馈随机噪声的随机开放量子系统,采用对状态影响较弱的连续弱测量在线获取一系列状态的部分信息,实现量子状态的在线估计.由泡利矩阵构造初始测量算符,并推导出在线的随时间变化的测量算符;基于压缩传感理论来减少测量次数;采用最小二乘优化算法对自由演化中的量子密度矩阵状态进行重构,完整地给出了量子态在线估计的过程.所提出的在线量子态估计方案,在一个量子位系统上进行了系统仿真实验.数值仿真实验结果表明,在满足压缩传感理论的条件下,仅需2次连续弱测量所得到的测量值之后,就可以高精度地实现在线变化的单比特量子密度矩阵估计.

关键词：单量子比特系统量子连续弱测量压缩传感理论量子态在线估计

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快速去块效应的线性规划方法

中国图象图形学报 2012年第6期17卷 636-643页

作者：金剑秋刘春晓王勋章志勇浙江工商大学计算机与信息工程学院杭州310018

许多现有的图像压缩算法在高压缩比下会产生恼人的块效应,消除块效应的后处理方法一直以来都是图像处理领域的重要研究方向。消除块效应可以认为是从不准确的采样数据出发,尽可能恢复原始图像,这也是压缩传感理论所做的。因此利用压缩... 详细信息

许多现有的图像压缩算法在高压缩比下会产生恼人的块效应,消除块效应的后处理方法一直以来都是图像处理领域的重要研究方向。消除块效应可以认为是从不准确的采样数据出发,尽可能恢复原始图像,这也是压缩传感理论所做的。因此利用压缩传感理论,给出了一种新的去块效应方法,将去块效应问题归结为一个无需调校任何其他参数的线性规划问题,最终采用GPU实现,得以快速求解。大量的实验结果表明,该方法能快速有效地去除块效应,改善了图像的视觉效果,同时提高了图像的PSNR。

关键词：去块效应压缩传感理论图形处理单元(GPU) 曲波变换线性规划

基于压缩感知和离散余弦变换的数字图像水印算法

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吉林大学学报（理学版） 2017年第6期55卷 1504-1510页

作者：张虹三峡大学湖北省水电工程智能视觉监测重点实验室湖北宜昌443002

为了使水印信息更好地隐藏于原始图像中,加快水印信息检测,设计一种基于压缩感知和离散余弦变换的数字图像水印算法.首先将原始载体图像划分成多个子块,采用离散余弦变换对各子块进行分解;然后采用压缩感知对水印信息进行处理,减少嵌入... 详细信息

为了使水印信息更好地隐藏于原始图像中,加快水印信息检测,设计一种基于压缩感知和离散余弦变换的数字图像水印算法.首先将原始载体图像划分成多个子块,采用离散余弦变换对各子块进行分解;然后采用压缩感知对水印信息进行处理,减少嵌入的信息量;最后将水印信息嵌入到原始载体子块的相应位置,并通过匹配跟踪算法实现水印信息的检测.从主观和客观两方面对数字图像水印算法的性能进行评价,结果表明,该算法的水印具有良好的不可感知性,对抵抗常见攻击具有很好的鲁棒性,解决了水印透明性与鲁棒性之间的矛盾,且加快了水印提取速度.

关键词：数字图像水印压缩传感理论离散余波变换水印检测匹配跟踪算法

基于EMD分解与压缩传感的泄漏电流压缩方法

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电瓷避雷器 2010年第5期 37-40页

作者：陈青黄建才朱永利华北电力大学控制与计算机工程学院河北保定071003

为了提高绝缘子监测系统数据传输和处理速度,对非平稳泄漏电流信号进行数据压缩至关重要。压缩传感理论(Compressed Sensing,CS)将采样与压缩合并进行,少量采样就能很好地恢复信号,不仅降低对硬件要求,而且提高压缩效率。然而CS恢复非... 详细信息

为了提高绝缘子监测系统数据传输和处理速度,对非平稳泄漏电流信号进行数据压缩至关重要。压缩传感理论(Compressed Sensing,CS)将采样与压缩合并进行,少量采样就能很好地恢复信号,不仅降低对硬件要求,而且提高压缩效率。然而CS恢复非平稳信号过程中计算复杂度很高。提出经验模态分解(EMD)和CS相结合的方法,将非平稳泄漏电流分解成有限个相对平稳的固有模态IMF,然后对相对平稳的IMF分量进行CS处理。实验结果表明,CS处理经EMD分解的泄漏电流信号不仅提高整个系统的处理速度和运行效率,而且提高了压缩比和重构精度。

关键词：经验模态分解压缩传感理论稀疏信号重构

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基于小波理论的OFDM关键技术的研究

基于小波理论的OFDM关键技术的研究

作者：张亚静燕山大学

学位级别：硕士

随着无线通信技术的不断发展和成熟,正交频分复用OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing)技术受到了人们的广泛关注。在OFDM系统中,高速的数据流通过串并转换,使每个子载波上的数据符号持续时间相对增加,有效地减少了无线信... 详细信息

随着无线通信技术的不断发展和成熟,正交频分复用OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing)技术受到了人们的广泛关注。在OFDM系统中,高速的数据流通过串并转换,使每个子载波上的数据符号持续时间相对增加,有效地减少了无线信道时间弥散带来的符号间干扰ISI(Inter-symbol Interference),为支持未来高速率的无线数据业务提供了可能。但是传统的OFDM系统对频偏和相位噪声比较敏感,自适应调制技术增加了系统的复杂度,而基于小波理论的OFDM系统不但降低了系统的复杂度, 而且提高了抗干扰能力。本文主要从以下几方面做了研究: 首先,通过对小波滤波器组及两通道滤波器组的研究,提出了一种基于小波包的正交频分复用(OFDM)系统的实现方法,并论述了系统的可实现性。而且通过Matlab仿真分析了基于小波包的OFDM系统中不同小波基的性能,并且对四种小波的性能进行了两两比较,实验仿真证明了该系统的误码率性能优于传统OFDM系统。其次,通过对小波提升算法的研究,提出了一种基于小波提升算法的正交频分复用(OFDM)系统的实现方法。并针对Jakes衰落信道,重点研究了不同小波基对LWT-OFDM系统性能的影响,分析了LWT-OFDM系统中选用最佳小波基的原则,实验仿真证明了该系统的误码率性能优于传统OFDM系统。最后,针对正交频分复用系统,利用信道冲激响应的稀疏性,提出了一种基于近似l范数的信道估计算法。该算法用近似函数的最优解来求得最小化l范数,从而得到信道的最稀疏解。仿真结果表明:在相同条件下,与基于l范数的信道估计算法比较,该算法的收敛速度快,估计值信噪比高,且均方误差小。

关键词： OFDM系统滤波器组提升算法稀疏信道压缩传感理论 l0范数

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电容层析成像感兴趣区域图像重建算法研究

电容层析成像感兴趣区域图像重建算法研究

作者：张珍哈尔滨理工大学

学位级别：硕士

电容层析成像(Electrical Capacitance Tomography，ECT)技术通过其低成本的投入、广泛的适用范围、简单易操作的结构、非侵入式的检测方式以及良好的安全性能等特点，已经成为当前流动层析成像技术的一个主要研究对象和研究热点。其中... 详细信息

电容层析成像(Electrical Capacitance Tomography，ECT)技术通过其低成本的投入、广泛的适用范围、简单易操作的结构、非侵入式的检测方式以及良好的安全性能等特点，已经成为当前流动层析成像技术的一个主要研究对象和研究热点。其中的ECT图像重建部分一直是其进一步发展以及实用化的难题，成为了阻碍ECT发展的主要障碍，因此对于良好算法的探究就显得十分重要。ECT图像重建的成功应用很大程度上依赖于成像算法的精度与速度。论文针对电容层析成像的感兴趣区域图像重建算法进行了以下几方面的研究：1．以电容层析成像图像重建中的油水两相流系统作为研究对象，对现有的电容层析成像系统的系统构成、工作原理、特点和不足进行讨论，分析电容层析成像技术的数学模型和电容敏感场，为以后的研究做好准备。2．对ECT系统的图像重建准则和算法实现进行讨论与分析，为解决感兴趣区域(部分区域)图像成像的难题在理论上和技术上提供支持和依据。3．对压缩传感理论目前的应用进行讨论和深入研究，并以代数迭代重建算法为基础，将压缩传感技术和算法进行结合，提出了一种基于压缩传感理论的图像重建算法，将图像的梯度稀疏性与投影数据有机结合，利用全变分法减小图像梯度范数，得到准确度更高的成像结果，为ECT图像重建的研究提供了一个新的思路。4．以12电极的ECT系统作为研究对象，对原有的图像重建算法以及改进后的算法进行图像重建仿真实验，比较不同的重建算法的成像效果，最后通过成像结果对图像重建算法进行分析和讨论。

关键词：电容层析成像图像重建感兴趣区域代数迭代重建算法压缩传感理论

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视频序列中运动目标检测跟踪算法研究

视频序列中运动目标检测跟踪算法研究

作者：李杰西南交通大学

学位级别：硕士

伴随着计算机、图像处理、人工智能和模式识别等各项技术的迅速发展,近年来兴起了数字化视频监控的浪潮。视频序列中运动目标检测与跟踪技术不需要人为干预,利用计算机视觉和视频分析的方法对摄像机拍录的图像序列进行自动分析,吸引了... 详细信息

伴随着计算机、图像处理、人工智能和模式识别等各项技术的迅速发展,近年来兴起了数字化视频监控的浪潮。视频序列中运动目标检测与跟踪技术不需要人为干预,利用计算机视觉和视频分析的方法对摄像机拍录的图像序列进行自动分析,吸引了国内外大批学者的关注和深入研究,并取得了大量的成绩。本文在分析前人研究成果的基础上,在提高运动目标检测与跟踪算法的自适应性和实时性等方面进行深入研究,分别实现了基于压缩传感理论的背景差分检测算法和基于卡尔曼滤波预测的快速跟踪算法,并对基于颜色直方图分布模式匹配的Mean-shift算法进行深入研究。主要工作内容概括如下： 1、简要介绍运动目标检测技术的常用方法,采用有限帧均值和自适应阈值方法对基于背景差分和帧间差分相结合的检测方法进行了改进,对于视频序列的初始帧中含有运动目标时初始背景建立不准确的缺陷进行了弥补,同时有效避免了采用经验阈值的非适应性。 2、为了减少视频序列中巨大的数据量处理带来的压力,结合最近兴起的压缩传感理论,实现了一种基于压缩传感理论的背景差分检测算法。不同于传统的奈奎斯特采样定理,压缩传感理论指出只要信号具有稀疏性或可压缩性,就可以通过较少的随机采样点来恢复原始信号。采用该改进算法使用少量采样数据即可实现运动目标检测的目的,很大程度上减少了处理的数据量。 3、深入研究卡尔曼滤波在运动目标跟踪中的应用,改进了一种快速有效的卡尔曼滤波预测算法。卡尔曼滤波是基于系统当前的状态对下一时刻的状态做最优估计及修正的,由于每次计算的参数过多,使得计算量繁琐,对目标跟踪的实时性产生影响。然而通过公式推导和多次实验发现其增益系数在迭代次数为参与视频处理序列总数的前20%时,迅速变成一个常量。本文采取前20%帧数运用原增益系数方程进行更新,其余的视频序列中增益系数置为常量的处理方法。计算机仿真实验证明本文算法可以快速有效地实现运动目标的跟踪目的。 4、深入研究基于颜色直方图模式匹配的Mean-shift算法,实现其与快速卡尔曼滤波预测相结合的算法,减少了运动目标跟踪的搜索时间,对于目标快速运动及大面积遮挡时单纯应用Mean-shift算法出现跟踪失败的情况进行了改善。

关键词：运动目标检测运动目标跟踪背景差分检测压缩传感理论卡尔曼滤波器 Mean-shift算法