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拥抱非网格样本。 (英语) Zbl 1522.42003年

总结:许多实证研究表明,在随机偏离等间距网格(即离网格)的位置采集的连续时间信号样本有利于信号采集,例如欠采样和抗混叠。然而,文献中很少明确说明这种优势及其各自的条件。当采样位置已知,且网格偏差由各种分布生成i.i.d.时,本文对此主题提供了一些见解。通过求解带有插值核的平方ROT LASSO解码器,我们展示了非均匀采样用于压缩采样的能力,这是一种有效的欠采样和抗混叠范例。对于Wiener代数中在某些变换域中允许离散稀疏表示的函数,我们证明了(mathcal{O}(s\text{polylog}N))随机非网格样本足以恢复信号的精确(frac{N}{2})带限近似。对于稀疏信号(即,(全部N)),与等距采样相比,此采样复杂性大大降低,等距采样需要(mathcal{O}(N))测量以获得相同的重建质量(奈奎斯特·香农采样定理)。我们进一步考虑过采样(相对于所需带宽)的噪声衰减,这是一种在采样位置非等间距时理论理解有限的标准技术。通过求解最小二乘问题,我们证明了\(\mathcal{O}(N\log N)\)i.i.d.随机偏差样本提供了信号的精确\(\frac{N}{2}\)带限近似,并通过因子\(\sim\frac{1}{\sqrt{\log(N)})抑制了噪声能量。

MSC公司:

42A10号 三角近似
42甲15 三角插值
94A20型 信息与传播理论中的抽样理论
94甲12 信号理论(表征、重建、滤波等)
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参考文献:

[1] Shannon,CE,《噪声中的通信》,Proc。爱尔兰共和国,37,1,10-21(1949)·doi:10.1109/JRPROC.1949.232969
[2] 奈奎斯特,H.,《电报传输理论中的某些主题》,AIEE Trans。,47, 617-644 (1928)
[3] Kotel’nikov,V.A.:关于电子通信中乙醚和电线的传输容量。物理学家——乌斯佩基。49(7), 736 (2006)
[4] Ferrar,WL,关于基数函数插值的一致性,Proc。爱丁堡皇家学会。,47, 230-242 (1928) ·doi:10.1017/S0370164600025827
[5] Jerri,AJ,香农采样定理及其各种扩展和应用:教程综述,Proc。IEEE,65,11,1565-1596(1977)·Zbl 0442.94002号 ·doi:10.10109/PROC.1977.10771文件
[6] Ogura,K.,《关于插值理论中的某一超越函数》,《托霍库数学》。J.,17,64-72(1920)
[7] Whittaker,ET,关于插值理论扩展所代表的函数,Proc。爱丁堡皇家学会。,35, 181-194 (1915) ·文件编号:10.1017/S0370164600017806
[8] 惠塔克,JM,《基数函数的傅里叶理论》,Proc。数学。爱丁堡Soc.Edinb。,169-176年(1929年)·doi:10.1017/S0013091500013511
[9] AI扎耶德,《香农抽样理论的进展》(1993),博卡拉顿:CRC出版社,博卡拉顿·Zbl 0868.94011号
[10] 奥本海姆,AV;谢弗,RW,《离散时间信号处理》(2009),霍博肯:普伦蒂斯·霍尔出版社,霍博克·Zbl 0676.42001号
[11] Marvasti,F.,《非均匀抽样:理论与实践》(2001),柏林:施普林格出版社,柏林·Zbl 0987.00028号 ·doi:10.1007/978-1-4615-1229-5
[12] Landau,H.,某些整函数采样和插值的必要密度条件,数学学报。,117, 37-52 (1967) ·Zbl 0154.15301号 ·doi:10.1007/BF02395039
[13] Grochenig,K。;Razafinjatovo,H.,《关于Landau带限函数采样和插值的必要密度条件》,J.Lond。数学。《社会学杂志》,54,3,557-565(1996)·Zbl 0893.42017号 ·doi:10.1112/jlms/54.3557
[14] 夏皮罗,HS;Silverman,RA,《随机噪声的无Alias-free采样》,J.Soc.Ind.Appl。数学。,8, 2, 225-248 (1960) ·Zbl 0121.14204号 ·数字对象标识代码:10.1137/0108013
[15] Beutler,FJ,《不规则间隔样本信号的无误差恢复》,Soc.Ind.Appl。数学。,8, 3, 328-335 (1966) ·Zbl 0149.16103号
[16] Beutler,F.,随机过程的无别名随机定时采样,IEEE Trans。信息论,16,2,147-152(1970)·Zbl 0193.15802号 ·doi:10.10109/TIT.1970.1054435
[17] 库克,R.L.:计算机图形学中的随机抽样。ACM事务处理。图表。6(1), 51-72 (1986)
[18] Venkataramani,R。;Bresler,Y.,多频带信号的最优亚奈奎斯特非均匀采样和重建,IEEE Trans。信号处理。,48, 10, 2301-2313 (2001) ·数字对象标识代码:10.1109/78.950786
[19] Hajar,M。;El Badaoui先生。;Raad,A。;Bonnardot,F.,《离散随机抽样:机器监测的理论与实践》,机械。系统。信号处理。,123, 386-402 (2019) ·doi:10.1016/j.ymssp.2018.12.035
[20] Jia,M.,Wang,C.,Ting Chen,K.,Baba,T.:生理信号成分分析的非均匀采样策略。摘自:技术论文摘要——IEEE消费电子国际会议(ICCE),美国内华达州拉斯维加斯,第526-529页(2013)
[21] Maciejewski,MW;奎,HZ;莫布里,M。;Hoch,JC,《非均匀采样和频谱混叠》,J.Magn。资源。,199, 1, 88-93 (2009) ·doi:10.1016/j.jmr.2009.04.006
[22] 吴,T。;戴伊·S。;Chen,Mike Shuo-Wei,带可重构数字抗混叠滤波器的非均匀采样ADC架构,IEEE J.Sel。顶部。信号处理。,63, 10, 1639-1651 (2016) ·Zbl 1469.94230号
[23] Czyż,K.,非均匀采样有源噪声控制系统,IFAC Proc。第37、20、351-355卷(2004年)·doi:10.1016/S1474-6670(17)30625-0
[24] Wang,D.,Liu,X.,Wu,X.Wang,Z.:用亚奈奎斯特采样率从非均匀采样中重建周期带限信号。传感器。20(21) (2020)
[25] Zeevi,YY;Shlomot,E.,图像表示中的非均匀采样和抗锯齿,IEEE Trans。信号处理。,41, 3, 1223-1236 (1993) ·Zbl 0775.94059号 ·数字对象标识代码:10.1109/78.205725
[26] Mitchell,DP,在低采样密度下生成抗锯齿图像,ACM SIGGRAPH Compute。图表。,21, 4, 65-72 (1987) ·doi:10.1145/37402.37410
[27] Mitchell,D.P.:光线跟踪中的抗锯齿问题。包含:SIGGRAPH 90(1990)
[28] S.梅蒙。;奥本海姆,AV,非均匀样本的Sinc插值,IEEE Trans。信号处理。,59, 10, 4745-4758 (2011) ·Zbl 1392.94724号 ·doi:10.1109/TSP.2011.2160054
[29] 亨尼芬特,G。;Herrmann,FJ,用非均匀采样曲线进行地震去噪,计算。科学。工程师,8,3,16-25(2006)·doi:10.1010/MCSE.2006.49
[30] Christensen,P.,Kensler,A.,Kilpatrick,C.:渐进式多抖动采样序列。计算机图形论坛。37, 21-33 (2018)
[31] Bretthorst,G.L.:非均匀采样:带宽和混叠。AIP确认程序。567(1), 1-28 (2001)
[32] Gastpar,M。;Bresler,Y.,《关于量化的谱盲非均匀采样的必要密度》,Proc。IEEE国际认证。语音信号处理。,1, 348-351 (2000)
[33] Shlomot,E.,Zeevi,Y.Y.:非带宽限制图像的非均匀采样和表示方案。在:以色列特拉维夫举行的第十六届电气和电子工程师会议。1-4 (1989)
[34] Penev,P.S.,Iordanov,L.G.:非均匀非递归信号驱动稀疏样本的子带语音最佳估计。摘自:美国犹他州盐湖城IEEE声学、语音和信号处理国际会议论文集2,765-768(2001)
[35] Wisecup,RD,使用随机采样间隔成像在奈奎斯特上方进行无歧义信号恢复,地球物理学,63,2,331-789(1998)·数字对象标识代码:10.1190/1.1444376
[36] Cary,P.W.:通过波场重建对不规则采样数据进行三维叠加。SEG技术计划扩展摘要(1997)
[37] Han,K.,Wei,Y.,Ma,X.:用于水平交叉采样的有效非均匀滤波方法。参加:IEEE数字信号处理国际会议(2016年)
[38] Koh,J。;Lee,W。;TK Sarkar;Salazar-Palma,M.,用最小二乘法计算非均匀间隔天线的远场辐射方向图,IEEE Trans。天线传播。,62, 4, 1572-1578 (2013) ·Zbl 1370.78267号 ·doi:10.10109/TAP.2013.2293146文件
[39] Bechir,D.M.,Ridha,B.:射频带通采样接收机的非均匀采样方案。参加:信号处理系统国际会议,新加坡,3-17(2009)
[40] Lee,H.,Bien,Z.:语音信号的亚奈奎斯特非均匀采样和完美重构。地点:TENCON 2005-2005 IEEE Region 10 Conference,Melbourne,VIC,Australia,1-6(2005)
[41] 亨尼芬特,G。;Herrmann,FJ,《简单去噪:通过抖动欠采样重建波场》,《地球物理学》,73,3,V19-V28(2008)·数字对象标识代码:10.1190/12841038
[42] Bellhouse,DR,通过点计数技术进行面积估计,生物统计学,37,2,303-312(1981)·Zbl 0469.62011 ·doi:10.2307/2530419
[43] Cook,R.L.,Porter,T.,Carpenter,L.:分布式射线追踪。ACM SIGGRAPH计算机图形。18(3), 137-145 (1984)
[44] Dobkin,DP;艾普斯坦,D。;Mitchell,DP,计算超采样模式应用的差异,ACM Trans。图表。,15, 4, 354-376 (1996) ·数字对象标识代码:10.1145/234535.234536
[45] Katznelson,Y.,《谐波分析导论》(2004),剑桥:剑桥大学出版社,剑桥·Zbl 1055.43001号 ·doi:10.1017/CBO9781139165372
[46] Boche,H。;卡尔德班克,R。;Kutyniok,G。;Vybíral,J.,《压缩传感及其应用》(2013),巴塞尔:Birkhäuser,巴塞尔·Zbl 1333.94015号
[47] 福卡特,S。;Rauhut,H.,《压缩传感数学导论》(2013),巴塞尔:Birkhäuser,巴塞尔·Zbl 1315.94002号 ·doi:10.1007/978-0-8176-4948-7
[48] 普范德,通用电气,《抽样理论,复兴》(2015),巴塞尔:伯赫用户,巴塞尔·Zbl 1336.94004号 ·doi:10.1007/978-3-319-19749-4
[49] Keiner,J.,Kunis,S.,Potts,D.:使用NFFT 3-一个用于各种非等间距快速傅里叶变换的软件库。ACM事务处理。数学。柔和。36, 19:1-19:30 (2008) ·Zbl 1364.65303号
[50] Greengard,L。;Lee,J.,加速非均匀快速傅里叶变换,应用。计算。哈蒙。分析。,35, 111-129 (2004) ·Zbl 1064.65156号
[51] Strohmer,T.,非均匀抽样问题的数值分析,计算机J。申请。数学。,122, 297-316 (2000) ·Zbl 0967.65119号 ·doi:10.1016/S0377-0427(00)00361-7
[52] 马戈利斯,E。;Eldar,YC,周期带限信号的非均匀采样,IEEE Trans。信号处理。,56, 7, 2728-2745 (2008) ·Zbl 1390.94293号 ·doi:10.1109/TSP.2008.917416
[53] Rauhut,H.,稀疏三角多项式随机抽样的稳定性结果,IEEE Trans。Inf.理论,54,12,5661-5670(2008)·兹比尔1247.94010 ·doi:10.1109/TIT.2008.2006382
[54] Rauhut,H.:压缩传感和结构化随机矩阵。稀疏恢复的理论基础和数值方法,由Massimo Fornasier编辑,柏林,纽约:De Gruyter。1-92 (2010). doi:10.1515/9783110226157.1·Zbl 1208.15027号
[55] Oberhettinger,F.,《分布及其逆函数的傅里叶变换:表格集》(1973),剑桥:学术出版社,剑桥·Zbl 0306.65002号
[56] Krahmer,F。;Ward,R.,《压缩成像的稳定和稳健采样策略》,IEEE Trans。图像处理。,23, 2, 612-622 (2014) ·Zbl 1374.94181号 ·doi:10.1109/TIP.2013.2288004
[57] López,O.:拥抱非均匀样品(T)。不列颠哥伦比亚大学(2019)。检索自https://open.library.ubc.ca/collections/ubctheses/24/items/1.0380720。2022年9月1日访问
[58] Grant,M.,Boyd,S.:CVX:Matlab软件,用于严格的凸编程,2.0 beta版。(2013). http://cvxr.com/cvx。2023年3月1日访问
[59] Grant,M.,Boyd,S.:非光滑凸程序的图形实现。摘自:学习和控制的最新进展(向M.Vidyasagar致敬)。控制与信息科学课堂讲稿,第95-110页。施普林格,柏林(2008)。http://stanford.edu网站/boyd/graph_dcp.html·兹比尔1205.90223
[60] Pippig,M。;Potts,D.,《平行三维非等间距快速傅里叶变换及其在粒子模拟中的应用》,SIAM J.Sci。计算。,35,4,C411-C437(2013)·Zbl 1362.65141号 ·数字对象标识代码:10.1137/120888478
[61] Baraniuk,R.、Choi,H.、Fernandes,F.、Hendricks,B.、Neelamani,R.和Ribeiro,V.、Romberg,J.、Gopinath,R.,Guo,H.,Lang,M.、Odegard,J.E.和Wei,D.:水稻小波工具箱。[在线](2001)。https://www.ece.rice.edu/dsp/software/rwt.shtml。2019年6月13日访问
[62] López,O.,Kumar,R.,Y'lmaz,Ø。,Herrmann,F.J.:离线低秩矩阵恢复和地震数据重建。IEEE J.选择。顶部。信号处理。10(4) 658-671 (2016)
[63] 阿德科克,B。;Hansen,A.,《压缩成像:结构、采样、学习》(2021),剑桥:剑桥大学出版社,剑桥·Zbl 1468.68001号 ·doi:10.1017/9781108377447
[64] Tropp,J.,《发现随机矩阵和的用户友好型尾界》。计算。数学。,12, 389-434 (2012) ·Zbl 1259.60008号 ·doi:10.1007/s10208-011-9099-z
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