本文關(guān)鍵詞： 壓縮感知 遙感視頻成像 在線稀疏表示 Bregman 壓縮測量系統(tǒng) 電路壓縮測量　出處：《國防科學(xué)技術(shù)大學(xué)》2014年博士論文　論文類型：學(xué)位論文

【摘要】：視頻成像系統(tǒng)為我們提供了高分辨率和近實(shí)時的遙感視頻圖像,但它面臨著數(shù)據(jù)量大、遙感傳輸困難等問題。如何在保障成像質(zhì)量的同時完成視頻數(shù)據(jù)的壓縮傳輸是我們必須面對的問題。壓縮感知理論的出現(xiàn)為我們解決上述問題提供了顛覆性的思路,它以信號的稀疏性為基礎(chǔ),采用少量的壓縮測量數(shù)據(jù),通過稀疏優(yōu)化高精度重構(gòu)信號,這為遙感視頻壓縮成像提供了理論基礎(chǔ)。本文對壓縮感知遙感視頻成像進(jìn)行了系統(tǒng)的研究。建模方面,建立了壓縮感知遙感視頻成像的測量模型和重構(gòu)模型。提出了壓縮感知的遙感成像框架,指出了視頻成像序列圖像相關(guān)性強(qiáng)的特點(diǎn),提出了壓縮感知遙感視頻成像的單幀測量模型與差分測量模型,以及相應(yīng)的單幀重構(gòu)模型和差分重構(gòu)模型。數(shù)值仿真分析了兩種測量模型和重構(gòu)模型的優(yōu)缺點(diǎn),指出差分模型相對于單幀模型提高了數(shù)據(jù)的整體利用效率,增加了數(shù)據(jù)壓縮的壓縮比,提高了視頻圖像的重構(gòu)質(zhì)量。理論方面,進(jìn)行了以下三方面的研究:首先,研究了遙感視頻圖像在線稀疏表示。介紹了視頻在線稀疏表示的基本理論,提出了在線前饋和在線反饋兩種遙感視頻圖像在線稀疏表示框架,從理論上分析比較了兩種在線稀疏表示框架的優(yōu)缺點(diǎn),認(rèn)為在線反饋稀疏表示框架更適合遙感視頻圖像的在線稀疏表示框架。采用了三種訓(xùn)練樣本選取方法:迭進(jìn)分塊法、塊匹配法和邊信息法,比較了三種樣本選取方法的優(yōu)缺點(diǎn),認(rèn)為邊信息法是樣本選取的理想方法�；仡櫫俗顑�(yōu)方向法(MOD)和奇異值分解聚類法(K-SVD)兩種字典訓(xùn)練方法,提出了全局主成分分析法(global-PCA)和獨(dú)立成分分析法(ICA)兩種字典訓(xùn)練方法。通過數(shù)值仿真,比較分析了四種字典訓(xùn)練方法的優(yōu)缺點(diǎn),仿真結(jié)果說明提出的ICA字典訓(xùn)練方法相對于MOD和K-SVD兩種字典訓(xùn)練方法重構(gòu)效果好、重構(gòu)時間少,提出的Globe-PCA字典訓(xùn)練方法相對于這兩種方法優(yōu)勢并不明顯。其次,提出了基于Bregman的遙感視頻圖像重構(gòu)方法。引入Bregman迭代方法分別求解壓縮感知遙感視頻成像單幀重構(gòu)模型和差分重構(gòu)模型,并在兩種重構(gòu)模型的L1-正則化稀疏約束條件下,采用經(jīng)典Bregman迭代方法、線性Bregman迭代方法、加速線性Bregman迭代方法分別求解兩種重構(gòu)模型,提出了六種重構(gòu)算法。數(shù)值仿真結(jié)果表明線性Bregman迭代方法重構(gòu)性能好、實(shí)施容易,對求解壓縮感知遙感重構(gòu)模型有明顯優(yōu)勢。在Lp-正則化為稀疏約束的條件下,提出了基于Lp-正則化的線性Bregman加權(quán)迭代算法。數(shù)值仿真表明,Lp-正則化約束比于L1-正則化約束稀疏性更好,提出的重構(gòu)算法的重構(gòu)性能更好。最后,提出了三種不同的壓縮測量系統(tǒng):相位調(diào)制和半幀疊加的遙感視頻壓縮測量系統(tǒng)、相關(guān)性估計(jì)的遙感視頻壓縮測量系統(tǒng)、動態(tài)估計(jì)的遙感視頻壓縮測量系統(tǒng),通過數(shù)值仿真將三種壓縮測量模型與傳統(tǒng)的測量模型進(jìn)行比較,分析了各壓縮測量系統(tǒng)的優(yōu)缺點(diǎn),仿真結(jié)果表明,相位調(diào)制和半幀疊加的遙感視頻壓縮測量系統(tǒng)有利于提高成像的質(zhì)量,增加視場范圍。相關(guān)性估計(jì)的遙感視頻壓縮測量系統(tǒng)有利于降低視頻遙感數(shù)據(jù)傳輸?shù)膲嚎s比。動態(tài)估計(jì)的遙感視頻壓縮測量系統(tǒng)適合高動態(tài)的成像場景,重構(gòu)視頻圖像連續(xù)性好。實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證方面,研究了單像素實(shí)驗(yàn),將其作為對比實(shí)驗(yàn),提出了基于電路壓縮采樣的壓縮感知遙感線陣成像實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,該成像系統(tǒng)成像效率更高,在遙感成像中有很高的實(shí)用價(jià)值。
[Abstract]:In this paper , the advantages and disadvantages of two kinds of methods for remote sensing video image are presented . The advantages and disadvantages of the two kinds of dictionary training methods are discussed . The advantages and disadvantages of each compression measurement system are analyzed by numerical simulation , and the advantages and disadvantages of each compression measurement system are analyzed . The simulation results show that the remote sensing video compression measurement system of phase modulation and semi - frame superposition is beneficial to improving the quality of the imaging and increasing the field of view . The remote sensing video compression measurement system is suitable for the high dynamic imaging scene , and the image continuity of the reconstructed video image is good . The experimental results show that the imaging system has higher imaging efficiency and has high practical value in remote sensing imaging .

【學(xué)位授予單位】：國防科學(xué)技術(shù)大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類號】：TP751

【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前2條

1 ;L_(1/2) regularization[J];Science China(Information Sciences);2010年06期

2 石光明;劉丹華;高大化;劉哲;林杰;王良君;;壓縮感知理論及其研究進(jìn)展[J];電子學(xué)報(bào);2009年05期

，

本文編號：1496014