强激光与粒子束
2021, 33(12): 123020
江苏大学 国家级高端装备关键结构健康管理国际联合研究中心, 江苏 镇江 212013
导波场分析法可有效识别和表征结构损伤, 但受限于奈奎斯特采样定律, 全波场信号的采集耗时严重。为提高全波场信号的获取效率, 现有方法依靠压缩感知和激光多普勒测振技术,以少量空间测点信号重构出原始波场, 然而该类方法依赖具有一定随机性的抖动采样策略, 在商用激光多普勒测振系统上不便实现。为解决这一问题, 该文提出了一种基于均匀稀疏采样策略的导波场重构方法, 并搭建压电片激励/扫描式激光多普勒测振仪传感(PZT激励/SLDV传感)实验平台, 对含人工损伤的铝板进行实验验证。实验结果表明, 该方法可将空间测点数减少到奈奎斯特采样点数的10%以下, 并在导波场重构精度及损伤成像精度方面达到与抖动采样策略的同等水平, 且提高了导波场分析法的实用性和工作效率。
导波场分析 无损检测 导波场稀疏重构 压缩感知 压电片(PZT)激励/扫描式激光多普勒测振仪(SLDV)传感 guided-wave field analysis nondestructive testing guided-wave field sparse reconstruction compressed sensing PZT-excitation/SLDV-sensing
1 上海大学 上海先进通信与数据科学研究院 特种光纤与光接入网重点实验室,上海 200444
2 中国科学院 上海高等研究院,上海 201210
为了发展能够同时兼顾超分辨、快速成像和视场的荧光显微镜,以促进其在活细胞或微观动态过程成像的应用,将压缩感知应用到超分辨荧光显微镜中,利用投影梯度稀疏重构算法对单帧荧光宽场图像重构,并进行了理论分析、仿真和实验验证。结果表明,该方法能够突破光学衍射极限,成像分辨率达到180nm,相比衍射极限提高1.8倍。此结果说明压缩感知能够实现单帧宽场超分辨荧光显微成像,相比现有的方法在成像速度上有巨大的提升。
显微 超分辨 压缩感知 投影梯度稀疏重构算法 microscopy super-resolution compressed sensing gradient projection for sparse reconstruction
1 西安邮电大学 通信与信息工程学院,西安 710121
2 西安交通大学 电子信息学院,西安 710049
针对稀疏重构波达方向 (DoA)估计方法的角度搜索范围较大导致算法复杂度较高的问题,文章提出一种基于快速傅里叶变换与稀疏重构相结合的DoA估计方法。该方法首先解决了基于经典傅里叶变换的DoA估计方法只能估计出一半角度范围内来波方向的问题,改进后的方法能够估计出整个角度范围内来波方向粗略范围;然后在粗略估计角度的范围内利用稀疏重构的方法进行超分辨力角度估计,极大减少了角度搜索的范围、降低了计算复杂度。仿真结果表明,所提方法不仅能降低计算复杂度,而且在低信噪比和低快拍时角度误差较小。
波达方向估计 快速傅里叶变换 稀疏重构 DoA estimation FFT sparse reconstruction
西北大学 信息科学与技术学院,陕西 西安 710127
为改善荧光分子断层成像的重建结果,本文采用联合稀疏-流形正则模型进行光源重建, 该联合稀疏-流形正则模型能同时利用重建光源聚集性和稀疏性的先验信息。为有效求解该联合稀疏-流形正则模型,本文通过重新推导变量分离近似稀疏重构算法对其进行求解。为加快变量分离近似稀疏重构算法求解联合稀疏-流形正则模型的速度,本文在光源重建过程中采用了热启动策略。实验结果表明,相比变量分离近似稀疏重构算法求解范数模型,变量分离近似稀疏重构算法求解联合稀疏-流形正则模型将重建结果的对比噪声比从6.45 提升至9.18。另外,相比没有采用热启动策略,采用热启动策略的变量分离近似稀疏重构算法求解联合稀疏-流形正则模型的时间从101.84 s减至50.10 s。本文方法显著提高了光源目标重建的精度和速度,取得了更优的重建结果。
流形正则 热启动策略 变量分离近似稀疏重构 laplacian manifold regularization warm-started strategy sparse reconstruction by separable approximation 光学 精密工程
2018, 26(10): 2592
信息工程大学信息系统工程学院, 河南郑州 450001
现有单快拍条件下子空间类时延估计算法由于降低有效带宽导致估计精确度下降, 多快拍条件下压缩感知类算法由于多次采样具有相似稀疏结构也导致了性能下降。针对以上条件下2种算法鲁棒性不强的问题, 提出一种在单快拍与多快拍条件下均具有较高精确度的基于压缩感知子空间的时延估计算法。该算法首先判定快拍数与多径数的关系, 在快拍数大于等于多径数时通过求解谱峰的目标函数得到时延估计, 在快拍数小于多径数时先重构得到改进的噪声子空间, 再求解谱峰的目标函数得到时延估计。仿真结果表明, 该算法在单快拍与多快拍条件下具有较高的估计精确度, 与子空间类算法和压缩感知类算法相比具有更好的鲁棒性。
时延估计 压缩感知 稀疏重构 求根多重信号分类 time delay estimation compressed sensing sparse reconstruction polynomial rooting multiple signal classification 太赫兹科学与电子信息学报
2018, 16(3): 510
中国洛阳电子装备实验中心, 河南 洛阳 471003
现有的跳频信号处理方法往往需要积累足够长的样本数据, 缺乏实时快速运算的能力, 无法处理高速跳频信号。在小样本条件下提出一种跳频信号实时跟踪和参数估计方法。根据跳频信号的频域稀疏性建立信号模型, 引入稀疏贝叶斯学习 (SBL)算法解决多观测向量 (MMV)信号重构问题。在构建新的判决统计量基础上, 推导一种保持恒虚警概率的跳变时刻检测方法, 设计滑动策略实现跳频信号的实时跟踪。分别利用几何重心法和最小二乘法估计每跳 (hop)的载波频率和来波方向 (DOA)。实验证明, 新方法在低信噪比 (SNR)下具有更低的虚警概率, 参数估计精确度得到明显提升。
跳频信号 稀疏重构 实时跟踪 参数估计 Frequency-Hopping signal sparse recovery dynamic tracking parameter estimation 太赫兹科学与电子信息学报
2018, 16(2): 253
针对现有稀疏重构DOA估计算法不能抑制噪声项、在高斯色噪声背景下不适用以及能够分辨的最大信源数小于阵元数的问题, 首先利用阵列输出数据的四阶累积量矩阵构建稀疏表示模型, 该模型抑制了噪声项, 并通过产生虚拟阵元实现了阵列扩展; 然后对累积量矩阵进行奇异值分解来化简模型, 化简后的模型不仅减小了数据规模而且进一步抑制了噪声。在利用加权l1范数法对稀疏表示模型求解时, 不需要选取平衡重构残差与解的稀疏性的正则化参数。理论分析与仿真实验表明所提算法在高斯白噪声以及色噪声背景下均适用, 能够分辨的最大信源数大于阵元数且具有较高的角度分辨力。
信号处理 DOA估计 四阶累积量 稀疏重构 阵列扩展 signal processing DOA estimation fourth-order cumulant sparse reconstruction array extension
1 国防科技大学 电子科学与工程学院, 长沙 410073
2 中国西安卫星测控中心, 西安 710043
提出一种稀疏重构框架下利用幅度实现扩展目标量测划分的方法.利用衍射受限光学系统特性对像平面进行网格采样, 建立稀疏重构模型及“超完备字典”.通过重构挖掘像元幅度值中的有效信息并基于成像机理对重构出的非目标量测进行抑制处理,利用重构出的亚像元级目标位置、幅度信息实现目标量测的划分.仿真结果表明:信噪比为6 dB时, 本文算法比传统方法在实现对所有扩展目标量测的正确划分上提前30s, 对目标探测信息能充分利用, 在量测划分准确性上比依靠距离划分的传统方法有较大提高, 尤其在低信噪比条件下较传统方法量测划分的准确性提升明显.
天基监视 光学传感器 空间近邻目标 扩展目标 量测划分 稀疏重构 Space based surveillance Optical sensor Closely spaced objects Extended target Partitioning Sparse reconstruction 光子学报
2015, 44(12): 1212002