一种非均匀图滤波器组的设计方法

针对图频率分布不均匀的情况,提出一种非均匀图滤波器组的设计方法。根据图频率的分布特性,设计了具备良好频率选择特性及顶点域局部特性的非均匀分析滤波器。先用低阶非多项式滤波器近似高阶多项式滤波器,再在给定分析滤波器和子带信号的前提下,将重构问题归结成一个最小二乘问题。由于直接求解优化问题会涉及矩阵求逆,为了解决在大规模图的情况下计算复杂度高的问题,采用一种预处理梯度法对优化问题进行迭代求解,且能分布式实现。仿真结果表明,通过该方法设计的非均匀图滤波器组能实现完全重构,且其分析滤波器具备良好频率选择特性及顶点域局部特性。与其他迭代方法相比,该方法具有较快的收敛速度和较低的计算成本。

一种改进雅可比算法的频域临界采样图滤波器组

频域临界采样图滤波器组需要对拉普拉斯矩阵进行特征分解,这导致了该框架计算复杂度过高。针对该问题,采用改进雅可比算法近似求解该框架的特征矩阵,从而降低计算复杂度。改进的雅可比算法将近似求解特征矩阵的问题归结为一个带约束的优化问题,将拉普拉斯矩阵的近似误差作为目标函数,以近似特征矩阵的稀疏正交性作为约束条件,从而求解出近似特征矩阵。理论和仿真实验结果表明,近似特征矩阵用于频域临界采样图滤波器组不会改变其完全重构条件,且与现有的频域临界采样图滤波组相比,改进的雅可比算法在降低计算复杂度的同时保持了良好的去噪性能。

一种设计M通道双正交过采样图滤波器组的新算法

针对现有的M通道过采样图滤波器组整体性能较差的问题,该文提出一种过采样图滤波器组设计的新算法。在新算法中,分两步来设计图滤波器组。首先,从频谱特性方面考虑来设计分析滤波器,以分析滤波器的通带波纹和阻带能量为目标函数,以3 d B约束为约束条件,通过半正定规划求解出频谱选择性较好的分析滤波器;然后,从完全重构特性方面考虑来设计综合滤波器,以综合滤波器的阻带能量为目标函数,以完全重构条件为约束函数。上述两个约束优化问题都是半正定规划问题,都可有效地求解。新算法综合考虑了滤波器组的重构特性和频率特性,因此可以设计得到整体性能良好的M通道双正交过采样的图滤波器组。仿真对比表明,与已有的设计算法相比,新算法设计所得的图滤波器组具备更小的重构误差。

两通道正交图滤波器组设计新算法

针对两通道正交图滤波器组频率特性差的问题,提出了一种基于二阶泰勒近似的迭代算法.首先,该算法将两通道正交图滤波器组的设计问题归结为一个带约束优化问题.将图滤波器组的重构误差作为目标函数,滤波器的阻带衰减作为约束函数;然后,通过泰勒近似将高度非线性非凸的目标函数转化为关于增量的凸的二次函数,将非凸优化问题近似为凸的优化问题;最后,采用迭代方法求解该优化问题.仿真结果表明,与伯恩斯坦多项式逼近的算法相比,新算法设计的两通道正交图滤波器组重构误差减小了约1个数量级,信噪比提高了约8dB.

基于意识任务的机器人脑控系统

目前机器人的控制系统基本需要双手遥控,对残疾人等无法提供便利,提出了一种全新的脑电信号(electroencephalography,EEG)控制机器人方法。采用无需外界刺激的意识任务诱发特征EEG,通过便携式脑电设备采集EEG,经过特征提取与指令分类,实现对机器人的控制。针对意识任务需要被试进行大量的训练,设计了离线训练系统。针对EEG信噪比较低的问题,研究了意识任务下EEG处理方法。最后设计了在线机器人脑控系统,利用想象左手运动、想象右手运动、想象单词生成分别控制机器人左转、右转与前进,利用眨眼信号控制机器人停止。实验结果表明,从准确率、舒适度两方面来看,基于意识任务的机器人脑控系统有效实现了机器人的控制。

非下采样图滤波器组的设计方法

针对图滤波器组中难以准确定义一般图信号下采样运算的问题,提出了非下采样图滤波器组的设计方法。首先,采用样条滤波器作为分析滤波器组。然后,通过两种不同的方法设计综合滤波器组,其中,算法一利用顶点域的完全重构条件,构造出综合滤波器组;算法二从子带滤波器的频谱特性考虑,采用带约束优化算法设计综合滤波器组。两种方法可设计得到完全重构的两通道非下采样图滤波器组。最后,在两通道非下采样图滤波器组的基础上,采用级联的方式构造出具有多分辨分析特性的多通道非下采样图滤波器组。仿真结果表明,所提出的非下采样图滤波器组具备完全重构特性。并且,与已有的图滤波器组相比,设计所得的多通道非下采样图滤波器组具有更好的去噪性能。

滤波器组框架理论及其在图信号处理中的应用

滤波器组框架理论是应用数学、信号处理、图像处理和数字通信等领域的重要问题之一,对滤波器组框架的分析和设计问题进行研究有着重要的科学意义和应用前景.近年来,随着高维非规则化数据信息大量涌现,很多学者开始研究图信号处理的滤波器组方法.因此对滤波器组框架理论及其在图信号处理中的应用进行了综述研究.首先对传统滤波器组框架理论的基础知识进行概述,总结滤波器组框架分析与设计方法;然后重点介绍两类图信号处理架构以及图滤波器组的最新研究成果;最后对未来的研究进行展望.