Sau khi kết hợp kỹ thuật Beamforming và phƣơng pháp lấy mẫu nén vào ảnh SONAR ta có thể thấy trong ảnh SONAR, các thuật toán lấy mẫu nén mang lại một
GVHD:PGS.TS Nguyễn Thúy Anh SVTH:Đoàn Khánh Linh111
chất lƣợng hình ảnh tƣơng tự nhƣng sử dụng ít hơn 10% các phép đo. Những kết quả này cho thấy thuật toán lấy mẫu nén có thể đƣợc sử dụng trong hình ảnh SONAR để giảm đáng kể số lƣợng các phép đo cần đƣợc thu thập nhằm giảm thiểu đƣợc sự suy hao năng lƣợng khi truyền trên thiết bị. Chúng ta sẽ tiến hành mô phỏng thuật toán lấy mẫu nén cho 1 ảnh SONAR 2D.
GVHD:PGS.TS Nguyễn Thúy Anh SVTH:Đoàn Khánh Linh112
Chƣơng 3: Mô phỏng thuật toán lấy mẫu nén
Cho 1 ảnh Sonar đƣợc lấy ra từ 1 chuỗi hình ảnh trong hệ thống Sonar nhƣ hình dƣới, với kích thƣớc 50x60. Ta sử dụng phƣơng pháp lấy mẫu nén để lấy mẫu tín hiệu sau đó truyền đi và đƣợc khôi phục lại bằng thuật toán L1-minimization
Hình 3.1 Ảnh gốc khi chưa xử lý
GVHD:PGS.TS Nguyễn Thúy Anh SVTH:Đoàn Khánh Linh113 Hình 3.3 Ảnh khôi phục với số phép đo =500
Hình 3.4 Ảnh khôi phục với số phép đo = 1000
Nhận xét kết quả: Nhìn vào kết quả ta thấy khi thay đổi số phép đo khi sử dụng phƣơng pháp lấy mẫu nén, chất lƣợng hình ảnh khôi phục cũng thay đổi theo. Khi nhân với ma trận đo MxN để đƣợc ma trận đo với hệ số K lớn nhất
GVHD:PGS.TS Nguyễn Thúy Anh SVTH:Đoàn Khánh Linh114
M=1000 Số lƣợng mẫu có trọng số lớn nhất gần tƣơng đƣơng với số mẫu lấy theo đinh lý lấy mẫu Nyquist, ảnh gần giống với ảnh gốc nhƣng với lƣơng mẫu ít hơn khi sử dụng phƣơng pháp truyền thống.
Nhƣ vậy kết quả mô phỏng đánh giá đúng thực tế khi sử dụng phƣơng pháp lấy mẫu nén cho ảnh SONAR so với phƣơng pháp lấy mẫu theo định lý lấy mẫu Shannon
GVHD:PGS.TS Nguyễn Thúy Anh SVTH:Đoàn Khánh Linh115
Chƣơng 4: Kết luận và hƣớng phát triển đề tài
Luận văn đã tập trung nghiên cứu phƣơng pháp và kỹ thuật lấy mẫu nén, trong trƣờng hợp tín hiệu là thƣa, ta có thể thực hiện đƣợc việc lấy mẫu tín hiệu với tốc độ thấp hơn tốc độ lấy mẫu Nyquist-một trong những tiêu chuẩn đƣợc coi là chuẩn mực trong xử lý tín hiệu mà vẫn đảm bảo đƣợc việc khôi phục lại tín hiệu ban đầu. Trong ảnh Sonar, Các thuật toán lấy mẫu nén mang lại một chất lƣợng hình ảnh tƣơng tự nhƣng sử dụng ít hơn 10% của các phép đo.Những kết quả này cho thấy thuật toán lấy mẫu nén có thể đƣợc sử dụng trong hình ảnh SONAR để giảm đáng kể số lƣợng các phép đo cần đƣợc thu thập nhằm giảm thiểu đƣợc sự suy hao năng lƣợng khi truyền trên thiết bị. Dựa trên các lý thuyết tìm hiểu, tiến hành mô phỏng thuật toán lấy mẫu nén cho một ảnh Sonar 2D và cho ra kết quả tƣơng đối phù hợp với lý thuyết. Phƣơng pháp này tuy chƣa hoàn toàn vƣợt trội so với phƣơng pháp lấy mẫu truyền thống theo định lý lấy mẫu Nyquist, nhƣng cũng mở ra đƣợc hƣớng đi mới trong việc lấy mẫu tín hiệu. Trong quá trình thực hiện đề tài em đã thu đƣợc những kết quả sau:
+ Cơ sở lý thuyết về lấy mẫu nén.
+ Lý thuyết về hệ thống truyền ảnh SONAR. + Lý thuyết lấy mẫu nén trong trong ảnh SONAR.
+ Mô phỏng thuật toán lấy mẫu nén cho ảnh SONAR bằng phần mềm Matlab
Trong khuôn khổ luận văn, việc thực hiện mô phỏng vẫn còn nhiều hạn chế, Hƣớng nghiên cứu tiếp theo là nghiên cứu phát triển phƣơng pháp lấy mẫu nén cho ảnh SONAR 3D, nghiên cứu phƣơng pháp lấy mẫu nén trong một số ứng dụng khác nhƣ MRI, CT, X-quang ...
GVHD:PGS.TS Nguyễn Thúy Anh SVTH:Đoàn Khánh Linh116
Tài liệu tham khảo:
+ An Introduction To Multidimensional Signals and Functions - L.T. Bruton
+Beamforming using compressive sensing-Geoffrey F. Edelmannand Charles F.
Gaumond, 09 September 2011
+Compressed sensing," IEEE Transactions on Information Theory,vol. 52, no. 2, pp. 1289{1306, 2006} -D. Donoho.
+ Compressive Sampling. (Int. Congress of Mathematics, 3, pp. 1433-1452, Madrid, Spain, 2006) - Emmanuel Candes.
+Compressed Beamforming in Ultrasound Imaging-Noam Wagner, Yonina C. Eldar and Zvi Friedman, 10 Apr 2012.
+ Introduction to sonar - Roy Edgar Hansen Course materiel to INF-GEO4310, University of Oslo, Autumn 2011.
+Introduction to Compressed Sensing - Mark A. Davenport (Stanford University, Department of Statistics) Marco F. Duarte (Duke University, Department of Computer Science) Yonina C. Eldar (Technion, Israel Institute of Technology, Department of Electrical EngineeringStanford University, Department of Electrical Engineering (Visiting)) Gitta KutyniokUniversity of Osnabrueck, Institute for Mathematics.
+Sonar System Technology –Transaixions on sonics and ultrasonic, TRANSAIXIONS, VOL. SU-22, NO. 5, SEPTEMBER 1975.
+ SONAR Imaging using Compressive Sensing - Taylor Williams. + Các nguồn google.com, wikipedia.org…