压缩感知 OMP算法

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压缩感知,又称压缩采样,压缩传感。它作为一个新的采样理论,它通过开发信号的稀疏特性,在远小于Nyquist 采样率的条件下,用随机采样获取信号的离散样本,然后通过非线性重建算法完美的重建信号[1。压缩感知理论一经提出,就引起学术界和工业的界的广泛关注。此算法为正交匹配追踪算法
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内容介绍
% 1-D信号压缩传感的实现(正交匹配追踪法Orthogonal Matching Pursuit) % 测量数M>=K*log(N/K),K是稀疏度,N信号长度,可以近乎完全重构 % 编程人--香港大学电子工程系 沙威 Email: wsha@eee.hku.hk % 编程时间:2008年11月18日 % 文档下载: http://www.eee.hku.hk/~wsha/Freecode/freecode.htm clc;clear %% 1. 时域测试信号生成 K=8; % 稀疏度 N=256; % 信号长度 M=64; % 测量数(M>=K*log(N/K),至少40,但有出错的概率) f1=50; % 信号频率1 f2=100; % 信号频率2 f3=200; % 信号频率3 f4=400; % 信号频率4 fs=800; % 采样频率 ts=1/fs; % 采样间隔 Ts=1:N; % 采样序列 x=0.3*sin(2*pi*f1*Ts*ts)+0.6*sin(2*pi*f2*Ts*ts)+0.1*sin(2*pi*f3*Ts*ts)+0.9*sin(2*pi*f4*Ts*ts); % 完整信号 %% 2. 时域信号压缩传感 Phi=randn(M,N); % 测量矩阵(高斯分布白噪声) s=Phi*x.'; % 获得线性测量 %% 3. 正交匹配追踪法重构信号(本质上是L_1范数最优化问题) m=2*K; % 算法迭代次数(m>=K) Psi=fft(eye(N,N))/sqrt(N); % 傅里叶正变换矩阵 T=Phi*Psi'; % 恢复矩阵(测量矩阵*正交反变换矩阵) hat_y=zeros(1,N); % 待重构的谱域(变换域)向量 Aug_t=[]; % 增量矩阵(初始值为空矩阵) r_n=s; % 残差值 for times=1:m; % 迭代次数 for col=1:N; % 恢复矩阵的所有列向量 product(col)=abs(T(:,col)'*r_n); % 恢复矩阵的列向量和残差的投影系数(内积值) end [val,pos]=max(product); % 最大投影系数对应的位置 Aug_t=[Aug_t,T(:,pos)]; % 矩阵扩充 T(:,pos)=zeros(M,1); % 选中的列置零(实质上应该去掉,为了简单我把它置零) aug_y=(Aug_t'*Aug_t)^(-1)*Aug_t'*s; % 最小二乘,使残差最小 r_n=s-Aug_t*aug_y; % 残差 pos_array(times)=pos; % 纪录最大投影系数的位置 end hat_y(pos_array)=aug_y; % 重构的谱域向量 hat_x=real(Psi'*hat_y.'); % 做逆傅里叶变换重构得到时域信号 %% 4. 恢复信号和原始信号对比 figure(1); hold on; plot(hat_x,'k.-') % 重建信号 plot(x,'r') % 原始信号 legend('Recovery','Original') norm(hat_x.'-x)/norm(x) % 重构误差
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