Kodėl kompresinis jutimas pakeis pasaulį

Jei nesusidūrėte su gniuždymo jutikliu, netrukus tai padarysite. Tai būdas paimti ir rekonstruoti analoginį signalą daug mažesniu greičiu nei standartinės informacijos teorijos manymu.

Jei smalsu, Olga Holtz iš Kalifornijos universiteto Berklyje paruošė patogų pradmenį, kad galėtumėte nustebinti draugus savo puikiomis žiniomis, kai jie pagaliau suklups.

Holtzas atkreipia dėmesį į tai, kad įprastinę ribą nustato Shannon-Nyquist-Whittaker atrankos teorija, kuri teigia, kad tobula rekonstrukcija įmanoma tik tada, kai diskretizavimo dažnis yra didesnis nei du kartus didesnis už maksimalų tiriamo signalo dažnį.

Šia idėja remiasi ištisos elektronikos inžinerijos ir informacijos teorijos sritys; be reikalo, kaip dabar pasirodo.

Suspaudimo jutimas priklauso nuo to, kad dauguma analoginių signalų turi tam tikrą struktūrą, kurią galima panaudoti jiems rekonstruoti. Žinokite šią struktūrą ir signalą galima atkurti naudojant atrankos dažnį, kuris yra žymiai mažesnis nei Nyquist dažnis.

Sunkumas kyla nustatant struktūrą – sudėtingą NP problemą, kurios paprastai neįmanoma išspręsti per pagrįstą laiką. Tačiau paaiškėja, kad naudojant nedidelę matematinę gudrybę, net tai nėra būtina ir signalas iš tiesų gali būti sėkmingai atkurtas naudojant Nyquist mėginių ėmimo dažnio dalį.

Tai turės didelių pasekmių visų rūšių matavimams. Holtzas pateikia fotoaparato pavyzdį, kurį sukūrė Richard Baraniuk ir Kevin Kelly iš Rice universiteto kuri sukuria vaizdą, atitinkantį 5 ​​megapikselių vaizdą, suglaudintą naudojant standartinį jpeg algoritmą iki maždaug 50 000 pikselių.

„Baraniuk/Kelly“ fotoaparatas įrašo 200 000 pikselių, bet tai daro su vienu atskiru pikseliu, naudojamu vėl ir vėl.

Triukas slypi tame, kaip fotoaparatas apdoroja vaizdą prieš jį įrašydamas: vaizdas atsispindi atsitiktine tvarka pasirinktame mikroveidrodžių masyve, prieš sufokusuojant vieną pikselį. Masyvas vėl atsitiktinai parenkamas ir įrašymas kartojamas 200 000 kartų, kad būtų sukurtas vaizdas.

Rezultatas yra 25 kartus sutaupytas duomenų kiekis, kurį turi surinkti fotoaparatas, palyginti su 5 megapikselių vaizdu.

Tai gali būti nereikšminga jūsų atostogų akimirkoms. Bet jei esate astronomas, medicinos vizualizavimo specialistas, ryšių inžinierius (arba beveik bet kuris asmuo, kuris kada nors atlieka bet kokius matavimus), jūsų akys turėtų prašviesėti.

Nuoroda: arxiv.org/abs/0812.3137 : Kompresinis jutimas: Paradigmos poslinkis signalų apdorojime

(Beje, ši idėja paaiškina reiškinį, kuris kurį laiką glumino fizikus: smalsus vaiduoklių vaizdų kūrimas kuriuos fizikai manė esant susipainiojimo pasekmė. Praėjusiais metais aptarėme kai kuriuos darbus, rodančius, kad įsipainiojimas negali būti susijęs, bet kelia gana pagrįstą klausimą, kas dėl to kaltas Žemėje. Tiesą sakant, visą reikalą galima paaiškinti suspaudimo jutimu, kaip tuo metu komentaruose nurodė Wimas ir Igoris Carronas.)

paslėpti