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《西南交通大学》 2006年
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基于MP的信号稀疏分解算法研究

邵君  
【摘要】:基于Matching pursuit(MP)的信号稀疏分解在数据压缩、信号特征提取、时频分析等领域得到了广泛的应用,但它是一个典型的NP问题,计算复杂度高是其应用的瓶颈。为快速实现信号稀疏分解,国内外研究人员提出了一些快速算法,如结合遗传算法、蚁群算法等实现稀疏分解。但是这些基于智能计算的快速算法,由于在智能计算中存在一定的随机性,所以在某些情况下并不适合应用这些基于智能计算的信号稀疏分解算法进行分解。本文的研究重点是克服计算随机性的基于MP的稀疏分解快速算法。 文中首先分析了信号稀疏分解,指出了信号稀疏分解的特点和急待解决的问题。然后介绍了信号稀疏分解最常用的算法——MP算法。与其他的信号稀疏分解算法相比,信号的MP算法易于理解,便于实现,但是依然存在存储量大、计算量大的问题。正是针对这两个方面的问题,本文展开研究。 针对信号稀疏分解中过完备原子库存储量大的问题,本文提出了利用信号集合划分研究过完备原子库的新方法。这种方法利用原子之间的等价关系,可以把过完备原子库划分成互不相交的等价子库,每一个等价原子子库只需要用一个选出相对应的原子作代表,因此在计算中,可以通过存储一个原子,实现一个对应原子子库的存储。利用过完备原子库的集合划分,在信号稀疏分解效果不变的条件下,可以使信号稀疏分解过程的计算空间复杂度大大降低。 针对其计算量大的问题,通过对信号稀疏分解中使用的过完备原子库结构特性的分析,本文提出了一种新的算法——利用基2FFT算法实现基于MP的信号稀疏分解的改进算法。该算法通过利用原子库的结构特性,很好地处理了稀疏分解过程中计算量和存储量之间的关系,充分体现出了FFT算法的快速计算的优势,大大地提高了信号稀疏分解的速度。在实际应用中,根据语音信号的类周期特点,以基2FFT算法实现的稀疏分解为基础,缩小了原子的搜索范围,不仅进一步提高分解速度,还能以更稀疏的形式表示原语音信号。 最后,针对MP算法存在的过匹配现象、收敛性问题等进行了研究。在实际的应用中,如果采用Orthogonal MP(OMP)实现信号的稀疏分解,需要将所选出的原子正交化,以改善算法收敛性。但是正交化后原子的参数难以提取,这给信号的压缩和识别等后继处理带来诸多不便。针对此问题,本文通过对
【学位授予单位】:西南交通大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2006
【分类号】:TN911

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【引证文献】
中国期刊全文数据库 前5条
1 刘继承;周全;葛晓龙;韩雪松;;MP谱分解技术及其在地震信号处理中的应用[J];大庆石油学院学报;2010年05期
2 唐婷;;基于BP自回归模型的混合信号稀疏分解[J];科学技术与工程;2013年04期
3 李亚文;于凤芹;;一种改进选择算子的遗传匹配追踪算法[J];数据采集与处理;2011年02期
4 刘继承;富爽;;基于MP算法的快速地震信号谱分析[J];计算机技术与发展;2010年07期
5 韩德亮;于凤芹;李亚文;;基于遗传匹配追踪分解的汉语孤立字声韵分割[J];计算机系统应用;2012年02期
中国博士学位论文全文数据库 前1条
1 马广;软计算研究及其在桥梁健康监测与状态评估中的应用[D];中南大学;2010年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 李亚文;遗传匹配追踪算法的研究与改进[D];江南大学;2011年
2 王丹;基于能量算子的测井信号波至点检测研究[D];西南交通大学;2011年
3 潘杰;雷达辐射源信号时频原子库特性研究[D];西南交通大学;2011年
4 葛昊;老河口油田河流相储层地震描述方法研究[D];中国石油大学;2011年
5 杨松;基于声源特征分析的声频分类的研究[D];江南大学;2012年
6 韩德亮;基于时频分析的汉语孤立字词声韵分割研究[D];江南大学;2012年
7 管蓉;基于压缩感知的图像稀疏表示方法[D];中北大学;2012年
8 李雨昕;语音信号MP稀疏分解快速算法及在语音识别中的初步应用[D];西南交通大学;2009年
9 王纯伟;MP算法在地震信号去噪中的应用研究[D];西南交通大学;2010年
10 张刘刚;基于匹配追踪(MP)算法的信号自适应分解研究及其应用[D];中南大学;2010年
【参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 邹红星,周小波,李衍达;时频分析:回溯与前瞻[J];电子学报;2000年09期
2 傅霆,尧德中;稀疏分解的加权迭代方法及其初步应用[J];电子学报;2004年04期
3 尹忠科;邵君;Pierre Vandergheynst;;利用FFT实现基于MP的信号稀疏分解[J];电子与信息学报;2006年04期
4 徐伟业;长信号卷积的快速运算及其语音处理的应用[J];计算机工程;2004年01期
5 尹忠科,王建英,Pierre Vandergheynst;一种新的图像稀疏分解快速算法[J];计算机应用;2004年10期
6 杨谦,齐翔林,汪云九;视皮层V1区简单细胞的稀疏编码策略[J];计算物理;2001年02期
7 邵君;尹忠科;王建英;张跃飞;;信号稀疏分解中过完备原子库的集合划分[J];铁道学报;2006年01期
8 高飞,玉振明,解光;匹配追踪分解算法的简化实现[J];广西大学梧州分校学报;2002年01期
9 尹忠科,王建英,邵君;基于原子库结构特性的信号稀疏分解[J];西南交通大学学报;2005年02期
10 邵君;尹忠科;王建英;;基于FFT的MP信号稀疏分解算法的改进[J];西南交通大学学报;2006年04期
【共引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 刘利雄;贾云得;廖斌;;基于Gabor字典的低速率视频编码[J];北京理工大学学报;2007年07期
2 刘利雄;廖斌;贾云得;王元全;;基于小波和匹配跟踪的分层图像编码算法[J];北京理工大学学报;2007年10期
3 刘利雄;王元全;;基于混合搜索的匹配跟踪位分配[J];北京理工大学学报;2009年02期
4 代少升;肖菡;;基于修正的拟牛顿法的基追踪去噪研究[J];重庆邮电大学学报(自然科学版);2010年06期
5 李雨昕;;基于余弦过完备原子库的语音信号MP稀疏分解[J];成都电子机械高等专科学校学报;2011年02期
6 赵立新;苏玮;伍良生;;励磁涌流的参数化时频分析[J];长春理工大学学报(自然科学版);2012年02期
7 杨梅;;魏格纳-维尔分布在机载武器振动应力研究中的应用[J];长沙航空职业技术学院学报;2006年03期
8 尹忠科,王建英,Pierre Vandergheynst;在低维空间实现的基于MP的图像稀疏分解[J];电讯技术;2004年03期
9 尹忠科;王英;张跃飞;姜玉亭;;图像稀疏分解中原子形成的快速算法[J];电讯技术;2005年06期
10 李恒建;张跃飞;王建英;尹忠科;;分块自适应图像稀疏分解[J];电讯技术;2006年04期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 陈文婷;杨盈昀;李磊;;图像稀疏分解算法的改进[A];图像图形技术与应用进展——第三届图像图形技术与应用学术会议论文集[C];2008年
2 曾选;杨盈昀;;基于稀疏分解的彩色图像编码技术的研究[A];图像图形技术研究与应用2009——第四届图像图形技术与应用学术会议论文集[C];2009年
3 黄建军;谢维信;;一种直角可分的二维最佳数字滤波器[A];第十届全国信号处理学术年会(CCSP-2001)论文集[C];2001年
4 陈发宇;尚永生;杨长春;;Matching Pursuits方法综述[A];中国科学院地质与地球物理研究所2007学术论文汇编(第六卷)[C];2008年
5 陈发宇;杨长春;;基于MP方法的地震信号快速分解算法[A];中国科学院地质与地球物理研究所2007学术论文汇编(第六卷)[C];2008年
6 王潇;尹忠科;王建英;杨郑;;应用基追踪的信号分离的算法[A];2008年中国西部青年通信学术会议论文集[C];2008年
7 何爱香;裴楠楠;王永强;;基于HHT变换的井下声音信号频谱分析[A];2008通信理论与技术新发展——第十三届全国青年通信学术会议论文集(下)[C];2008年
8 冯志鹏;朱萍玉;褚福磊;;自适应时频分析在机械设备故障诊断中的应用综述[A];2008中国仪器仪表与测控技术进展大会论文集(Ⅰ)[C];2008年
9 孟亮;李夕海;;自适应短时傅立叶变换在地震波信号分析中的应用[A];国家安全地球物理丛书(四)——地球物理环境探测和目标信息获取与处理[C];2008年
10 唐琳;郭贵虎;李建民;黄猛;;基于频域自适应门限的短波信号检测[A];全国第4届信号和智能信息处理与应用学术会议论文集[C];2010年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 刘文海;水下被动目标瞬态特征检测技术研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
2 王德才;基于能量分析的地震动输入选择及能量谱研究[D];合肥工业大学;2010年
3 赵晓丹;基于非先验函数系的信号识别[D];江苏大学;2010年
4 郑华文;核电站松动件定位方法的研究[D];浙江大学;2010年
5 向道朴;微多普勒回波模拟与微动特征提取技术研究[D];国防科学技术大学;2010年
6 吴敏;基于稀疏表示模型的EEG信号棘波自动检测技术与应用系统研究[D];南京理工大学;2010年
7 谢凡;地磁观测数据中人工电磁干扰抑制技术研究[D];中国地震局地球物理研究所;2011年
8 李民;基于稀疏表示的超分辨率重建和图像修复研究[D];电子科技大学;2011年
9 祝文骏;基于视觉皮层网络的物体整体特征分析与算法研究[D];上海交通大学;2011年
10 刘且根;基于增广拉格朗日的字典学习算法及其在医学成像和图像处理中的应用[D];上海交通大学;2012年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 樊学涛;基于GST的无绝缘轨道电路信号远程故障诊断的研究与实现[D];北京交通大学;2011年
2 冯水锋;超声检测图像处理和数据压缩的研究[D];浙江大学;2011年
3 赵亨府;GPS软件接收机与抗干扰方法研究[D];电子科技大学;2011年
4 王辉;基于匹配跟踪的多传感器图像融合[D];华北电力大学(北京);2011年
5 王琨;基于快速多项式时频变换的地震资料去噪研究[D];吉林大学;2011年
6 吴艳玲;基于匹配追踪的数据压缩与信号识别技术研究[D];北京邮电大学;2011年
7 陈宇科;压缩采样中的模拟信息转换技术研究[D];杭州电子科技大学;2011年
8 李军红;基于时频分布心音信号分析的心脏疾病诊断研究[D];兰州理工大学;2011年
9 夏飞佳;基于稀疏性理论的人脸识别方法研究[D];河北工程大学;2011年
10 江梅;基于生物视觉感知模型的目标识别[D];南京理工大学;2011年
【同被引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 蔡键;汪克来;;桥梁受船舶碰撞的思考[J];安徽建筑工业学院学报(自然科学版);2008年01期
2 吕军;马晓娜;;汉语孤立词声韵分割算法的研究[J];安徽师范大学学报(自然科学版);2008年03期
3 智浩,文祥荣,缪龙秀,林家浩;动态载荷的频域识别方法[J];北方交通大学学报;2000年04期
4 谢湘,匡镜明;Mandarin Digits Speech Recognition Using Support Vector Machines[J];Journal of Beijing Institute of Technology(English Edition);2005年01期
5 刘建成,顾永宁;船-桥碰撞力学问题研究现状及非线性有限元仿真[J];船舶工程;2002年05期
6 朱行涛;刘郁林;徐舜;杨磊;;OFDM系统中基于匹配追踪的稀疏信道估计算法研究[J];重庆邮电大学学报(自然科学版);2008年01期
7 徐天吉;沈忠民;文雪康;;多子波分解与重构技术应用研究[J];成都理工大学学报(自然科学版);2010年06期
8 刘继生,王克协;用频率-波数域分析研究声波测井全波列的各波相[J];测井技术;2000年03期
9 尹忠科;王英;张跃飞;姜玉亭;;图像稀疏分解中原子形成的快速算法[J];电讯技术;2005年06期
10 李恒建;张跃飞;王建英;尹忠科;;分块自适应图像稀疏分解[J];电讯技术;2006年04期
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 徐春光;非平稳信号的时频分析与处理方法研究[D];西安电子科技大学;1999年
2 阎石;结构振动智能控制的人工神经网络与模糊逻辑方法研究[D];大连理工大学;2000年
3 淡丹辉;智能土木(桥梁)结构理论及其核心算法研究[D];西南交通大学;2002年
4 付燕;人工地震信号去噪方法研究[D];西北工业大学;2002年
5 王建;大坝安全监控集成智能专家系统关键技术研究[D];河海大学;2002年
6 周东;基坑支护工程遗传优化设计研究[D];广西大学;2002年
7 张文耀;基于匹配跟踪的低位率语音编码研究[D];中国科学院研究生院(软件研究所);2002年
8 戴彤宇;船撞桥及其风险分析[D];哈尔滨工程大学;2003年
9 吴大宏;基于遗传算法与神经网络的桥梁结构健康监测系统研究[D];西南交通大学;2003年
10 何旭辉;南京长江大桥结构健康监测及其关键技术研究[D];中南大学;2004年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 姜鹏飞;基于稀疏表示与字典学习的图像去噪算法研究[D];西安电子科技大学;2011年
2 方耀;基于稀疏分解的非合作猝发信号解调技术研究[D];杭州电子科技大学;2010年
3 杨种山;小波分析及其在瞬态信号波至点检测与去噪中的应用[D];西安电子科技大学;2000年
4 徐秦君;小波变换在瞬态信号波至点检测中的应用研究[D];福州大学;2003年
5 王青松;基于能量算子解调法的滚动轴承故障诊断技术研究[D];重庆大学;2004年
6 赵玉娟;基于子空间匹配追踪的信号稀疏逼近[D];西安电子科技大学;2005年
7 刘祝华;图像去噪方法的研究[D];江西师范大学;2005年
8 姜玉亭;基于稀疏分解的图像去噪[D];西南交通大学;2005年
9 张徽强;带噪语音信号的端点检测和声韵分离[D];国防科学技术大学;2005年
10 张跃飞;基于稀疏分解的图像压缩[D];西南交通大学;2006年
【二级引证文献】
中国期刊全文数据库 前3条
1 辛晚霞;杨明;;基于遗传匹配追踪的图像修复算法[J];电视技术;2014年07期
2 李建卓;;匹配追踪算法在振动信号去噪中的应用[J];计算机与数字工程;2013年12期
3 易正俊;韩晓晶;;增强寻优能力的改进人工蜂群算法[J];数据采集与处理;2013年06期
中国博士学位论文全文数据库 前2条
1 胡军;荆岳大桥结构健康监测系统研究及应用[D];武汉理工大学;2012年
2 王凌波;在役预应力梁桥残余承载力评估方法研究[D];长安大学;2011年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 孙艳;语音信号时频建模的研究[D];江南大学;2011年
2 吴涛;月亮岛特大桥的检测与安全性评估研究[D];中南大学;2010年
3 唐承志;基于级联原子库稀疏分解及其应用[D];西南交通大学;2011年
4 刘静;地震图像噪声压制在Curvelet域的阈值选取与噪声定位[D];西南交通大学;2011年
5 李刚;基于S变换的地震信号相干噪声压制研究[D];西南交通大学;2011年
6 王奇;脊波变换检测径向道去除叠前地震资料中的线性干扰[D];西南交通大学;2011年
7 韩德亮;基于时频分析的汉语孤立字词声韵分割研究[D];江南大学;2012年
8 侯攀;自锚式悬索桥健康监测系统监测信息处理与状态评估研究[D];长沙理工大学;2012年
9 杨胜利;基于FFT的信号MP分解改进算法研究[D];西南交通大学;2010年
10 王翔宇;基于FFT的图像稀疏分解算法研究[D];西南交通大学;2012年
【二级参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 尹忠科,王建英,Pierre Vandergheynst;在低维空间实现的基于MP的图像稀疏分解[J];电讯技术;2004年03期
2 殷勤业,倪志芳,钱世锷,陈大庞;自适应旋转投影分解法[J];电子学报;1997年04期
3 邹红星,周小波,李衍达;时频分析:回溯与前瞻[J];电子学报;2000年09期
4 傅霆,尧德中;稀疏分解的加权迭代方法及其初步应用[J];电子学报;2004年04期
5 尹忠科;邵君;Pierre Vandergheynst;;利用FFT实现基于MP的信号稀疏分解[J];电子与信息学报;2006年04期
6 徐伟业;长信号卷积的快速运算及其语音处理的应用[J];计算机工程;2004年01期
7 尹忠科,王建英,Pierre Vandergheynst;一种新的图像稀疏分解快速算法[J];计算机应用;2004年10期
8 邹红星,周小波,李衍达;采用Dopplerlet基函数的时频信号表示[J];清华大学学报(自然科学版);2000年03期
9 尹忠科,王建英,Pierre Vandergheynst;基于GA和原子特性的信号稀疏分解[J];铁道学报;2005年03期
10 尹忠科,王建英,邵君;基于原子库结构特性的信号稀疏分解[J];西南交通大学学报;2005年02期
中国博士学位论文全文数据库 前1条
1 张文耀;基于匹配跟踪的低位率语音编码研究[D];中国科学院研究生院(软件研究所);2002年
【相似文献】
中国博士学位论文全文数据库 前1条
1 马广;软计算研究及其在桥梁健康监测与状态评估中的应用[D];中南大学;2010年
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