MATLAB中的压缩感知代码

简介：
本项目提供了一系列基于MATLAB实现的压缩感知算法代码，涵盖信号恢复、稀疏表示等核心问题，旨在为研究与应用开发人员提供便捷高效的工具。 压缩感知（Compressed Sensing, CS）是一种在信号处理领域中的理论突破，它挑战了传统的观念——即为了完整恢复一个信号必须进行全面采样。根据CS理论，如果信号是稀疏的或者可以被表示为某种变换域下的稀疏形式，则只需采用远低于奈奎斯特采样率的方法就可以重构该信号。这一理论在数据采集、图像处理、通信和医学成像等多个领域有着广泛应用。 实现压缩感知通常包括以下几个关键步骤： 1. **信号的稀疏表示**：需要找到一种能够将原始信号转换为稀疏形式的基或变换，例如离散傅立叶变换（DFT）、小波变换（Wavelet Transform）或正交匹配追踪等方法。 2. **随机采样**：压缩感知的核心在于非均匀随机采样。不同于传统的等间隔采样方式，在CS中通过设计特定测量矩阵对信号进行采样，该测量矩阵需满足一定的条件，如受限同构性质（RIP）或约翰逊-林德斯特拉斯引理。 3. **信号重构**：经过随机化后的数据需要使用优化算法来恢复原始信息。常见的重构方法包括： - 正交匹配追踪法(OMP)：一种迭代过程，在每次循环中选择与当前残差最相关的基函数加入支持集，直到达到预定的误差水平或最大迭代次数。 - 基础追求(BP)：基于L1范数最小化问题解决方法，寻找稀疏度最低的解。 - 迭代硬阈值法(IHT): 每次迭代后对系数进行硬阈值处理，仅保留绝对值最大的若干项。 - L1-最小化（LASSO）：利用L1范数作为正则化项以保证所得解具有稀疏性并防止过拟合。 4. **Wavelet_OMP**：结合小波变换和OMP算法。首先进行小波分解，然后在得到的小波系数上应用OMP重构信号。由于其多分辨率特性，该方法特别适用于处理图像及高光谱数据等场景下复杂的局部特征。 在MATLAB环境中实现上述过程可以利用内置函数如`wavedec`执行小波变换、使用`orthogonalmatchpursuit`进行正交匹配追踪以及通过调用`lasso`或`spl1`来实施L1最小化。同时，用户可能还需要自定义测量矩阵和重构算法的具体细节。 压缩感知技术在高光谱图像处理中具有重要应用价值，它能够显著减少数据量并提高处理效率，在遥感、环境监测等领域尤为重要。