一种用于遥感成像系统的压缩感知编码矩阵设计-航天返回与遥感.PDF

航天返回与遥感 第38 卷 第5 期 68 SPACECRAFT RECOVERY REMOTE SENSING 2017 年10 月 一种用于遥感成像系统的压缩感知编码矩阵设计 张路路 孙权森 刘佶鑫 （南京理工大学计算机学院，南京 210094 ） 摘 要 压缩感知作为突破传统奈奎斯特定理限制的一种信号处理的新途径，近年来受到了诸多研 究领域的广泛关注，特别是在遥感成像方面。该理论中，编码矩阵的设计起着非常关键的作用。事实上， 原始信号能否被有效压缩，接收端能否将原始信号精确重构，都依赖于编码矩阵设计的优劣。然而，目 前常见的编码矩阵普遍不利于硬件的实现，尤其是遥感成像中的采样更是要求计算简单、省电的设备， 所以这是影响压缩感知在遥感成像领域推广的主要障碍之一。文章的研究目的是找到一种新的编码矩阵， 既有良好的压缩感知采样性能，又有利于针对遥感应用的硬件实现和降低硬件成本。鉴于分块压缩感知 在重构时的优势即提升重构速度和品质，提出了基于分块的二级尺度编码矩阵设计，即在第一次分块的 基础上再次分块，并以此基础设置编码矩阵。通过实验模拟实际的硬件采样过程，分析所设计编码矩阵 的不足之处，并对其进一步优化，使得所搭建的硬件成像平台中对图像采样的数据可以在终端进行高品 质的重构。 关键词 压缩感知 编码矩阵 多尺度 重构 遥感成像系统 中图分类号: TN919.81 文献标志码: A 文章编号: 1009-8518(2017)05-0068-08 DOI: 10.3969/j.issn.1009-8518.2017.05.009 Design of Compressed Sensing Coding Matrix in Remote Sensing Imaging System ZHANG Lulu SUN Quansen LIU Jixin （Nanjing University of Science and Technology, Computer Institute, Nanjing 210094, China ） Abstract As a new way to break through the traditional Nyquist signal acquisition theorem, compressed sensing has received widespread attention in recent years, especial in remote sense imaging. The design of the observation matrix in compressed sensing plays a very important role. In fact, whether the original signal can be effectively compressed and then be accurately reconstructed in the receiving device, largely depends on the quality of the observation matrix. However, the observation matrix at present has a serious drawback: it is hard to be implemented; especially in remote sensing image sampling a simple and power-saving equipment is in- dispensable. The purpose of this study is to find a matrix with good performance and also eas