We address the problem of Blind Source Separation(BSS) of superimposed signals in situations where one signal has constant or slowly varying intensities at some consecutive locations and at the corresponding locations the other signal has highly varying intensities. Independent Component Analysis(ICA) is a major technique for Blind Source Separation and the existing ICA algorithms fail to estimate the original intensities in the stated situation. We combine the advantages of existing sparse methods and Kernel ICA in our technique, by proposing wavelet packet based sparse decomposition of signals prior to the application of Kernel ICA. Simulations and experimental results illustrate the effectiveness and accuracy of the proposed approach. The approach is general in the way that it can be tailored and applied to a wide range of BSS problems concerning one-dimensional signals and images(two-dimensional signals).
In this paper, a new iterative algorithm for reconstructing block sparse signals, called block backtracking-based adaptive orthogonal matching pursuit (BBAOMP) method, is proposed. Compared with existing methods, the BBAOMP method can bring some flexibility between computational complexity and reconstruction property by using the backtracking step. Another outstanding advantage of BBAOMP algorithm is that it can be done without another information of signal sparsity. Several experiments illustrate that the BBAOMP algorithm occupies certain superiority in terms of probability of exact reconstruction and running time.
Journal of the Institute of Electronics and Information Engineers
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v.54
no.8
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pp.12-19
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2017
In this paper a super-resolution time delay estimation algorithm that estimates the time delays of spread spectrum signals using sparse signal reconstruction approach is introduced. So far, the correlation method has been mostly used to estimate the time delays of spread spectrum signals. However it fails to accurately estimate the time delays in the case where the signals are spaced within approximately 1 PN chip duration and a further processing should be applied to the correlation outputs in order to enhance the resolution capability. Recently sparse signal approaches attract much interest in the area of directions-of-arrival estimation, of which SPICE is the most representative. Thus we introduce a super-resolution time delay estimation algorithm based on the SPICE approach and compare its performance with that of MUSIC algorithm by applying them to the ISO/IEC 24730-2.1 RTLS system.
Distributed compressed sensing (DCS) states that we can recover the sparse signals from very few linear measurements. Various studies about DCS have been carried out recently. In many practical applications, there is no prior information except for standard sparsity on signals. The typical example is the sparse signals have block-sparse structures whose non-zero coefficients occurring in clusters, while the cluster pattern is usually unavailable as the prior information. To discuss this issue, a new algorithm, called backtracking-based adaptive orthogonal matching pursuit for block distributed compressed sensing (DCSBBAOMP), is proposed. In contrast to existing block methods which consider the single-channel signal reconstruction, the DCSBBAOMP resorts to the multi-channel signals reconstruction. Moreover, this algorithm is an iterative approach, which consists of forward selection and backward removal stages in each iteration. An advantage of this method is that perfect reconstruction performance can be achieved without prior information on the block-sparsity structure. Numerical experiments are provided to illustrate the desirable performance of the proposed method.
Park, Jaihyun;Yang, Cheoljong;Ku, Bonwha;Lee, Seungho;Kim, Seongil;Ko, Hanseok
The Journal of the Acoustical Society of Korea
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v.37
no.1
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pp.12-20
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2018
Efforts have been made to reconstruct low-resolution underwater images to high-resolution ones by using the image SR (Super-Resolution) method, all to improve efficiency when acquiring side-scan sonar images. As side-scan sonar images are similar with the optical images with respect to exploiting 2-dimensional signals, conventional image restoration methods for optical images can be considered as a solution. One of the most typical super-resolution methods for optical image is a sparse coding and there are studies for verifying applicability of sparse coding method for underwater images by analyzing sparsity of underwater images. Sparse coding is a method that obtains recovered signal from input signal by linear combination of dictionary and sparse coefficients. However, it requires huge computational load to accurately estimate sparse coefficients. In this study, a sparse coding based underwater image super-resolution method is applied while a selective reconstruction method for object region is suggested to reduce the processing time. For this method, this paper proposes an edge detection and object and non object region classification method for underwater images and combine it with sparse coding based image super-resolution method. Effectiveness of the proposed method is verified by reducing the processing time for image reconstruction over 32 % while preserving same level of PSNR (Peak Signal-to-Noise Ratio) compared with conventional method.
Harmonic/inter-harmonic detection and analysis is an important issue in power system signal processing. This paper proposes a fast algorithm based on matching pursuit (MP) sparse signal decomposition, which can be employed to extract the harmonic or inter-harmonic components of a distorted electric voltage/current signal. In the MP iterations, the method extracts harmonic/inter-harmonic components in order according to the spectrum peak. The Fast Fourier Transform (FFT) and nonlinear optimization techniques are used in the decomposition to realize fast and accurate estimation of the parameters. First, the frequency estimation value corresponding to the maxim spectrum peak in the present residual is obtained, and the phase corresponding to this frequency is searched in discrete sinusoids dictionary. Then the frequency and phase estimations are taken as initial values of the unknown parameters for Nelder-Mead to acquire the optimized parameters. Finally, the duration time of the disturbance is determined by comparing the inner products, and the amplitude is achieved according to the matching expression of the harmonic or inter-harmonic. Simulations and actual signal tests are performed to illustrate the effectiveness and feasibility of the proposed method.
KSII Transactions on Internet and Information Systems (TIIS)
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v.8
no.8
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pp.2851-2865
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2014
To improve the rate-distortion performance of distributed video compressive sensing (DVCS), the adaptive sparse basis and nonlocal similarity of video are proposed to jointly reconstruct the video signal in this paper. Due to the lack of motion information between frames and the appearance of some noises in the reference frames, the sparse dictionary, which is constructed using the examples directly extracted from the reference frames, has already not better obtained the sparse representation of the interpolated block. This paper proposes a method to construct the sparse dictionary. Firstly, the example-based data matrix is constructed by using the motion information between frames, and then the principle components analysis (PCA) is used to compute some significant principle components of data matrix. Finally, the sparse dictionary is constructed by these significant principle components. The merit of the proposed sparse dictionary is that it can not only adaptively change in terms of the spatial-temporal characteristics, but also has ability to suppress noises. Besides, considering that the sparse priors cannot preserve the edges and textures of video frames well, the nonlocal similarity regularization term has also been introduced into reconstruction model. Experimental results show that the proposed algorithm can improve the objective and subjective quality of video frame, and achieve the better rate-distortion performance of DVCS system at the cost of a certain computational complexity.
Journal of Korea Society of Digital Industry and Information Management
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v.10
no.3
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pp.237-247
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2014
This paper describes a 2D discrete-time wavelet transform for which the Q-factor is easily specified. Hence, the transform can be tuned according to the oscillatory behavior of the image signal to which it is applied. The tunable Q-factor wavelet transform (TQWT) is a fully-discrete wavelet transform for which the Q-factor, Q, of the underlying wavelet and the asymptotic redundancy (over-sampling rate), r, of the transform are easily and independently specified. In particular, the specified parameters Q and r can be real-valued. Therefore, by tuning Q, the oscillatory behavior of the wavelet can be chosen to match the oscillatory behavior of the signal of interest, so as to enhance the sparsity of a sparse signal representation. The TQWT is well suited to fast algorithms for sparsity-based inverse problems because it is a Parseval frame, easily invertible, and can be efficiently implemented. The TQWT can also be used as an easily-invertible discrete approximation of the continuous wavelet transform. The transform is based on a real valued scaling factor (dilation-factor) and is implemented using a perfect reconstruction over-sampled filter bank with real-valued sampling factors. The transform is parameterized by its Q-factor and its oversampling rate (redundancy), with modest oversampling rates (e. g. 3-4 times overcomplete) being sufficient for the analysis/synthesis functions to be well localized. Therefore, This method services good performance in image processing fields.
The Journal of Korean Institute of Communications and Information Sciences
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v.37A
no.12
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pp.1122-1132
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2012
Compressed sensing has been applied to many fields such as images, speech signals, radars, etc. It has been mainly applied to stationary signals, and reconstruction error could grow as compression ratios are increased by decreasing measurements. To resolve the problem, speech signals are divided into frames and processed in parallel. The frames are made sparse by dictionary learning, and adaptive compressed sensing is applied which designs the compressed sensing reconstruction matrix adaptively by using the difference between the sparse coefficient vector and its reconstruction. Through the proposed method, we could see that fast and accurate reconstruction of non-stationary signals is possible with compressed sensing.
KSII Transactions on Internet and Information Systems (TIIS)
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v.9
no.9
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pp.3559-3571
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2015
This paper addresses the problem of signal acquisition with a sparse representation in a given orthonormal basis using fewer noisy measurements. The authors formulate the problem statement for randomly measuring with strong signal noise. The impact of white Gaussian signals noise on the recovery performance is analyzed to provide a theoretical basis for the reasonable design of the measurement matrix. With the idea that the measurement matrix can be adapted for noise suppression in the adaptive CS system, an adapted selective compressive sensing (ASCS) scheme is proposed whose measurement matrix can be updated according to the noise information fed back by the processing center. In terms of objective recovery quality, failure rate and mean-square error (MSE), a comparison is made with some nonadaptive methods and existing CS measurement approaches. Extensive numerical experiments show that the proposed scheme has better noise suppression performance and improves the support recovery of sparse signal. The proposed scheme should have a great potential and bright prospect of broadband signals such as biological signal measurement and radar signal detection.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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