[发明专利]用于以有限新息率来参数化信号的系统和方法

说明书

技术领域

本发明涉及采集并处理信号以实现有限新息率参数化的方法。

背景技术

信号参数化广泛用于信号处理、存储、传输和分析。有可能最常见的是使用尼奎斯特率采样，其中连续时域信号是由在离散时间的一组采样信号值来表示。只要原始连续信号被限带到采样率的至多一半，便可使用所述组样本以通过使用例如正弦内插算法来重构完整信号。在此常见的实例中，信号由一组离散参数(样本值)来表示，所述组离散参数可在任何时间经存储、传输和使用以重构原始信号。

最近，已经以其它方式参数化具有大带宽或甚至在理论上无限带宽的一些信号。尽管这些信号可含有任意大的频率分量，但是其表征为每单位时间的“新息率”，使得可通过从中可重构原始信号的一组有限值来参数化信号。有待于解决的问题于是为如何从原始信号导出一组合适参数以及如何颠倒所述过程以仅使用所导出参数来重构完整信号。基于有限新息率(FRI)的信号分析是分析信号的一种此类方法，且描述于以下参考文献中：[1]M.Vetterli、P.Marziliano、T.Blu的“Sampling Signals with Finite Rate of Innovation”(IEEE信号处理会刊，第50卷，第6期，第1417-1428页，2002年6月)；[2]T.、Blu、P.L.Dragotti、M.Vetterli、P.Marziliano和L Coulot的“Sparse Sampling of Signal Innovations:Theory,Algorithms,and Performance Bounds”(IEEE信号处理杂志，第25卷，第2期，第31-40页，2008年3月)；[3]Y.Hao、P.Marziliano、M.Vetterli、T.Blu的“Compression of ECG as a Signal with Finite Rate of Innovation”(2005年IEEE医学与生物工程27届年会的会议录，中国上海，2005年9月1日-4日，第7564-7567页)；[4]Marziliano、M.Vetterli和T.Blu的“Sampling and Exact Reconstruction of Bandlimited Signals With Additive Shot Noise”(IEEE信息理论会刊，第52卷，第5期，第2230-2233页，2006年5月)；和[5]Eldar等人的题目为“Low-Rate Sampling of Pulse Streams”的美国专利公开案2011/0225218。这些参考文献中的每一者通过引用以其全文结合在此。

作为一个实例，信号可含有一连串狭窄脉冲，其中在所述信号中的脉冲的位置和振幅方面的所述信号中的信息含量被编码。如果脉冲宽度狭窄，那么用于存储、分析和重构此类信号的常规尼奎斯特率采样将需要以高速、高分辨率来采样和存储大量样本。然而，由于信号可用例如每一脉冲的位置和幅度的仅仅几个相关参数来表征，所以此类信号具有小的“新息率”。已绘示(例如，见上文参考文献1)：对于此类信号来说，可仅使用原始信号的低频率分量来导出信号中每一脉冲的位置和幅度的相关参数。导出相关参数所必需的频率分量取决于输入信号的新息率而不是输入信号的带宽。如本文中所使用，“FRI处理”意谓使用信号的频率分量的子组(通常是低频率分量)来导出从中可重构原始信号的参数，所述原始信号包含频率高于用于导出参数的那些分量的分量。所导出的参数在本文中被称作“FRI参数”。脉冲位置和幅度是FRI参数的实例。此可以与可被称作“尼奎斯特处理”和“尼奎斯特参数”的情形形成对照，所述“尼奎斯特处理”和“尼奎斯特参数”涉及具有满足原始信号带宽的尼奎斯特采样判据的密度的时域或频域数据点。