基于壓縮感知技術的專利技術綜述

張 曼

（國家知識產權局專利局專利審查協作廣東中心，廣州 510000）

1 壓縮感知

壓縮感知[1-3]理論最早由D. Donoho[1]等科學家在2004年提出，本文使用中文摘要數據庫CNABS 對關鍵詞壓縮感知進行檢索，獲得對應的中文專利樣本共1，268篇，圖1是壓縮感知專利國內前十位專利申請人分布情況。

圖1 壓縮感知專利申請人分布情況

從圖1中可以看出，壓縮感知技術的專利申請前十位申請人全部都是高校申請，這也從一個側面反映壓縮感知技術的研究目前還處在理論研究階段，對于企業的應用還比較少。

2 壓縮感知專利技術分析

根據壓縮感知理論，壓縮感知技術主要包括信號的稀疏表示、測量矩陣和重構算法三部分，即信號的可稀疏表示是其實現的前提條件，然后采用測量矩陣采集獲得測量值，根據測量值利用重構算法恢復信號。根據對專利樣本的分析，壓縮感知專利申請的方向主要集中在測量矩陣設計、重構算法和具體的應用方面。

2.1 測量矩陣

對測量矩陣的設計也是壓縮感知專利申請的一個重要方向，如西安電子科技大學提出一種提高壓縮感知雷達目標成像性能的測量矩陣設計方法（公開號：CN104199029A），其考慮到硬件實現的復雜度和雷達的抗噪性，提出了一種基于最大互信息準則的測量矩陣設計方法，通過同時約束測量矩陣與變換基的最小互相關系數和最大互信息，設計得到與變換基相關性充分小的測量矩陣。

2.2 重構算法

信號的重構算法是壓縮感知技術的核心，如重慶大學提出一種基于重權值的雙重稀疏約束的圖像塊壓縮感知重構方法（公開號：CN110113613A），有效利用了圖像塊之間的相似性，通過新增一個正則項和權值對噪聲影響進行約束，在數學上將模型具體化為一個求解加權的L1-范數最小化問題，并采用SBI 框架求解，與現有技術相比，有著明顯的性能改進和更好的視覺效果，并且表現出良好的穩定性和收斂性。

2.3 壓縮感知技術的應用

壓縮感知技術作為一種信號采樣理論，其應用領域比較廣泛。根據對專利樣本的分析，發現壓縮感知技術在無線通信、陣列信號處理和成像三大方向的申請數量較多，如將壓縮感知技術用于無線通信的信道估計、陣列信號處理的雷達應用和成像的專利申請就分別達到114篇、176篇和382篇。如杭州海睿博研科技有限公司提出一種用于核磁同步自動化成像與分割的系統和方法（公開號：CN110544254A），將壓縮感知技術運用于核磁共振成像中，包括：壓縮感知磁共振成像CS-MRI 單元，用于接收原始輸入圖像并進行壓縮感知的磁共振成像；多個重建-分割單元，所述多個重建-分割單元依次級聯在壓縮感知磁共振成像CS-MRI 單元之后，一個或多個重建-分割單元中的每一個的結構相同，每個重建-分割單元包括重建單元、分割單元、求和單元和數據保真度單元；以及級聯-合并單元，用于將每一級重建-分割單元的分割結果連接，然后通過卷積單元給出最終分割。本發明的方案在成像的同時得到分割結果，并通過分割結果限制成像部分損失函數的優化，提高成像質量。

3 結束語

在數字化的今天，對信號的采樣是數字化分析不可或缺的一步，而壓縮感知作為一種不同于傳統奈奎斯特定理的信號采樣理論，以后的應用必將越來越受到各領域的重視，隨之而來的專利申請也會越來越多。本文通過對壓縮感知理論的介紹以及近年來相關專利的分析，有助于人們對壓縮感知技術的發展現狀和未來的發展方向有一定的了解。