基于量子免疫克隆的压缩感知数据重构算法-论文.pdf

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1、Ｎｏ．５微处理机第５期Ｏｃｔ．，２０１４ＭＩＣＲＯＰＲＯＣＥＳＳＯＲＳ２０１４年１０月基于量子免疫克隆的压缩感知数据重构算法１２祁浩，刘洲洲（１．西北工业大学电子信息学院，西安７１００７２；２．西安航空学院，西安７１００７７）摘要：提出了一种基于量子免疫克隆的压缩感知数据重构算法（Ｑ－ＣＳＤＲ）。算法先提出了一种能够提高数据重构概率的自适应分帧方法，然后利用量子克隆免疫算法的优化组合性能实现数据的精确重构。实验结果表明，Ｑ－ＣＳＤＲ算法能够根据原始信号稀疏度自动调节压缩比率，具有重构速度快，重构精度高，能够适应于高稀疏度数据重构等优点。该算法已应用于秦始皇帝陵博物院野外文物安防系

2、统。经实际检验，收到了良好效果。关键词：量子免疫克隆；压缩感知；数据重构；稀疏度ＤＯＩ编码：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１００２－２２７９．２０１４．０５．０１１中图分类号：ＴＰ２４文献标识码：Ａ文章编号：１００２－２２７９（２０１４）０５－００３４－０６ＡｌｇｏｒｉｔｈｍｏｆＣｏｍｐｒｅｓｓｅｄＳｅｎｓｏｒＤａｔａＲｅｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎＢａｓｅｄｏｎＱｕａｎｔｕｍ－ｉｎｓｐｉｒｅｄＩｍｍｕｎｅＣｌｏｎ１２ＱＩＨａｏ，ＬＩＵＺｈｏｕ－ｚｈｏｕ（１．ＳｃｈｏｏｌｏｆＥｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓａｎｄＩｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ，ＮｏｒｔｈｗｅｓｔＰｏｌｙｔｅｃｈｎｉｃａｌＵｎｉｖｅｒｓｉ

3、ｔｙ，Ｘｉ’ａｎ７１００７２，Ｃｈｉｎａ；２．Ｘｉ’ａｎＡｅｒｏｎａｕｔｉｃａｌＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｘｉ’ａｎ７１００７２，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ａｎａｌｇｏｒｉｔｈｍｏｆｃｏｍｐｒｅｓｓｅｄｓｅｎｓｏｒｄａｔａｒｅｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ，ｃａｌｌｅｄＱ－ＣＳＤＲ，ｂａｓｅｄｏｎｔｈｅａｌｇｏｒｉｔｈｍｏｆｑｕａｎｔｕｍ－ｉｎｓｐｉｒｅｄｉｍｍｕｎｅｃｌｏｎ，ｉｓｐｒｏｐｏｓｅｄｉｎｔｈｉｓｐａｐｅｒ．Ｑ－ＣＳＤＲｃａｎｉｎｃｒｅａｓｅｔｈｅｐｒｏｂａｂｉｌｉｔｙｏｆｄａｔａｒｅｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎｔｈｒｏｕｇｈｆｒａｍｉｎｇｔｈｅｄａｔａａｄａｐｔｉｖｅｌｙ．Ｂｅ

4、ｃａｕｓｅｏｆｉｔｓｅｘｃｅｌｌｅｎｔｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ，Ｑ－ＣＳＤＲｕｓｅｓｔｈｅａｌｇｏｒｉｔｈｍｔｏａｃｃｕｒａｔｅｌｙｒｅｃｏｎｓｔｒｕｃｔｔｈｅｄａｔａ．Ｔｈｅｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗｔｈａｔ，ａｃｃｏｒｄｉｎｇｔｏｔｈｅｓｐａｒｓｉｔｙｏｆｔｈｅｏｒｉｇｉｎａｌｄａｔａ，ｔｈｅａｌｇｏｒｉｔｈｍｃａｎａｕｔｏｍａｔｉｃａｌｌｙａｄｊｕｓｔｃｏｍｐｒｅｓｓｉｏｎｒａｔｉｏ，ｒａｉｓｅｔｈｅａｃｃｕｒａｃｙｏｆｄａｔａｒｅｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎａｎｄａｄａｐｔｗｅｌｌｔｏｈｉｇｈｓｐａｒｓｉｔｙｄａｔａｒｅｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ．Ｉｔｉｓｕｓｅｄ

5、ｉｎｔｈｅｆｉｅｌｄｓｅｃｕｒｉｔｙｓｙｓｔｅｍｏｆＥｍｐｅｒｏｒＱｉｎｓｈｉｈｕａｎｇ｀ｓｍａｕｓｏｌｅｕｍｓｉｔｅｍｕｓｅｕｍｗｉｔｈｇｏｏｄｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：Ｑｕａｎｔｕｍ－ｉｎｓｐｉｒｅｄＩｍｍｕｎｅＣｌｏｎａｌＡｌｇｏｒｉｔｈｍ；ＣｏｍｐｒｅｓｓｅｄＳｅｎｓｏｒ；ＤａｔａＲｅｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ；Ｓｐａｒｓｉｔｙ数据重构算法是压缩感知过程中的一个重要环１引言节，其关键问题在于如何快速、准确的从已知低维数［１］压缩感知（ＣｏｍｐｒｅｓｓｅｄＳｅｎｓｏｒ，ＣＳ）是近几年据中恢复出高维数据。目前压缩感知数据重构算法［２］来数据和信号处理的研究热点之一

6、，它使用线性变主要分为两类：第一类算法是基于最小化ｌ１范数［３］换将具有一定稀疏度的信号投影到一个低维空间的算法，包括基追踪算法（ＢａｓｉｓＰｕｒｓｕｉｔ，ＢＰ），线［４］上，并通过使用非线性方式对数据进行重构。压缩性规划算法（ＬｉｎｅａｒＰｒｏｇｒａｍｍｉｎｇ，ＬＰ）等，这类算感知的优点在于其突破了奈奎斯特采样定理和香农法具有重建精度高的优点，但其算法的复杂度较高，理论的限制，能够以远小于经典采样方法获取的数且执行效率低，实用性较差；第二类是基于最小化ｌ０据量重构出高质量的原始信号，与传统压缩方法相范数的方法，即贪婪算法，包括正交匹配追踪算法［５］比，压缩感知具有采样数量少、采样

7、数据小等优点。（ＯｒｔｈｏｇｏｎａｌＭａｔｃｈｉｎｇＰｕｒｓｕｉｔ，ＯＭＰ）、子空间追踪基金项目：国家科技支撑计划（批准号：２０１０ＢＡＫ６７Ｂ０９，２０１２ＢＡＫ１４Ｂ０１）作者简介：祁浩（１９８２－），男，甘肃兰州人，博士研究生，主研方向：从事无线传感器网络、智能信息处理等方面的研究。收稿日期：２０１４－０６－１１５期祁浩等：基于量子免疫克隆的压缩感知数据重构算法·３５·［６］算法（ＳｕｂｓｐａｃｅＰｕｒｓｕｉｔ，ＳＰ）、压缩采样匹配追踪３基于量子免疫克隆的压缩