淺談壓縮感知(十三):壓縮感知與傳統壓縮


導言:

壓縮感知,顧名思義,就是感知壓縮,這里包含兩層意思,1、感知,即采集或采樣,在傳統的信號采集中,為了不失真,必須滿足Nyquist采樣定理,在上一篇博文已經介紹了壓縮感知在采樣上與傳統信號采集的聯系與區別,參照http://www.cnblogs.com/AndyJee/p/5050321.html ; 2、壓縮,即數據壓縮,這里是有區別與傳統壓縮的一個概念,因此本文主要從壓縮的角度出發,介紹壓縮感知與傳統壓縮的聯系與區別。

傳統壓縮:

傳統的信號獲取與處理過程包括:采樣、壓縮、傳輸、解壓縮四個部分,其采樣過程必須遵循奈奎斯特采樣定理,這種方式采樣數據量大,先采樣后壓縮,浪費了大量的傳感元、時間和存儲空間。

壓縮感知:

壓縮感知理論針對可稀疏表述的信號,能夠將數據采集和數據壓縮合二為一。

壓縮感知與傳統壓縮:

從過程角度看,傳統壓縮是先采樣后壓縮,而壓縮感知是邊采樣邊壓縮,即采樣值就是壓縮后的值,這樣的好處就是可以減少傳感元數量,降低采集、傳輸時間,降低存儲空間等。

從壓縮(編碼)方式看,傳統壓縮主要是通過變換的方式(變換域的稀疏性)來實現壓縮(有損壓縮),即熟知的DCT變換、小波變換等,而壓縮感知是基於稀疏變換的來采用隨機線性投影測量來進行壓縮(滿足測量矩陣與稀疏基的不相關性)。

從重構(解碼)方式看,傳統壓縮主要是通過逆變換的方式來重構信號,而壓縮感知是通過非線性的重構算法(最優化方法)來恢復信號。

從復雜度看,傳統壓縮是壓縮(編碼)難,而重構(解碼)易;而壓縮感知恰恰相反,壓縮(編碼)易,而重構(解碼)難,這樣的特性適用於某些苛刻環境下。


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