低复杂度FIR滤波器设计理论与方法研究

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    61471157
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    83.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    F0111.信号理论与信号处理
  • 结题年份:
    2018
  • 批准年份:
    2014
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2015-01-01 至2018-12-31

项目摘要

Traditional FIR filter designs mainly focus on filtering performance, but seldom take into account various costs of software or hardware implementation in practice, such as the numbers of adders and multipliers required. In this project, we shall consider efficient designs of two classes of FIR filters with low implementation complexity: sparse FIR filters and FIR filters with discrete coefficients. The difficulty of sparse filter designs is the discontinuity of the 0-norm in objective functions, while the principle obstacle of designing FIR filters with discrete coefficients is the discretization of filter coefficients. As an attempt to tackle these issues, we shall factorize original design problems using some strategy of sparse coding and then solve factorized subproblems to achieve final solutions. The major advantages of this design approach adopted in our research proposal are given below. 1. Dual problems can be expressed as convex optimization problems. Hence, the computational difficulty incurred by the discretization of objective functions or optimization variables can be avoided. 2. Using dual models, we can analyze the optimality of design results. 3. Design algorithms of both classes of FIR filters have similar structure, which facilitates their combination to further improve the implementation efficiency of FIR filters designed, so that the requirement of high integration and low power consumption could be greatly satisfied.
传统的FIR滤波器设计往往只注重滤波器的滤波性能,而很少考虑实际中软、硬件实现时的各类开销(如所需加法器和乘法器个数)。针对这一问题,本项目将重点考虑两类具有较低复杂度的FIR滤波器:稀疏与离散系数滤波器。稀疏滤波器设计的难点在于目标函数中0范数的非连续性,而离散系数滤波器设计的主要障碍在于优化变量值域的离散性。为了解决设计难题,本项目拟借鉴稀疏编码算法思想将这两类设计问题分解为一系列子问题,然后通过求解每个子问题的对偶问题,获得最终设计。这一研究思路的优势在于:1.对偶问题一定可以表示为凸优化问题,从而避免了由于目标函数或优化变量离散化所导致的计算困难;2.利用对偶模型可以分析所得结果是否为最佳设计;3.所构建的稀疏与离散系数FIR滤波器设计算法具有相似的结构,这为二者的结合提供了便利,从而可以进一步提高所设计滤波器的实现效率,以满足高集成度、低功耗的需求。

结项摘要

传统的FIR滤波器设计往往只注重滤波器的滤波性能,而很少考虑实际中软、硬件实现时的各类开销。针对这一问题,本项目重点研究了两类低复杂度FIR滤波器设计问题:稀疏与离散系数滤波器,在设计问题建模、数值优化、性能评估等方面开展研究工作。在对传统设计方法进行深入分析基础之上,综合运用稀疏表示、凸优化、矩阵分析等数学手段,相继提出了FIR滤波器稀疏度与阶数联合优化算法、部分1范数优化算法、基于CSD位权重准则的CSE算法、基于稀疏表示的离散系数FIR滤波器设计算法等,为稀疏与离散系数滤波器设计提供了高效、可靠的解决途径。稀疏与离散系数FIR滤波器设计问题具有非线性,非凸,乃至非连续性等数学特性,而这一现象普遍存在于众多信号处理场合,因此本项目中所提出的许多算法也可以扩展至相关研究领域,为相关问题的求解提供新的思路。

项目成果

期刊论文数量(12)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(17)
专利数量(4)
Multi-Channel Features Spatio-Temporal Context Learning for Visual Tracking
用于视觉跟踪的多通道特征时空上下文学习
  • DOI:
    10.1109/access.2017.2720746
  • 发表时间:
    2017
  • 期刊:
    IEEE Access
  • 影响因子:
    3.9
  • 作者:
    XIAOQIN ZHOU;XIAOFENG LIU;CHENGUANG YANG;AIMIN JIANG;AND BIN YAN
  • 通讯作者:
    AND BIN YAN
Image denoising via sparse coding using eigenvectors of graph Laplacian
使用图拉普拉斯特征向量通过稀疏编码进行图像去噪
  • DOI:
    10.1016/j.dsp.2015.12.013
  • 发表时间:
    2016-03
  • 期刊:
    Digital Signal Processing
  • 影响因子:
    2.9
  • 作者:
    Tang Yibin;Chen Ying;Xu Ning;Jiang Aimin;Zhou Lin
  • 通讯作者:
    Zhou Lin
Design of Sparse FIR Filters With Joint Optimization of Sparsity and Filter Order
稀疏性和滤波器阶数联合优化的稀疏 FIR 滤波器设计
  • DOI:
    10.1109/tcsi.2014.2354771
  • 发表时间:
    2015
  • 期刊:
    IEEE TRANSACTIONS ON CIRCUITS AND SYSTEMS
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    Aimin Jiang;Hon Keung Kwan;Yanping Zhu;Xiaofeng Liu;Ning Xu;Yibin Tang
  • 通讯作者:
    Yibin Tang
Image denoising via adaptive eigenvectors of graph Laplacian
通过图拉普拉斯自适应特征向量进行图像去噪
  • DOI:
    10.1117/1.jei.25.4.043019
  • 发表时间:
    2016-07
  • 期刊:
    Journal of Electronic Imaging
  • 影响因子:
    1.1
  • 作者:
    Chen Ying;Tang Yibin;Xu Ning;Zhou Lin;Zhao Li
  • 通讯作者:
    Zhao Li
Research on Speech Under Stress Based on Glottal Source Using a Physical Speech Production Model
使用物理语音生成模型研究基于声门源的应激语音
  • DOI:
    10.1109/access.2018.2860130
  • 发表时间:
    2018
  • 期刊:
    IEEE Access
  • 影响因子:
    3.9
  • 作者:
    XIAO YAO;NING XU1;XIAOFENG LIU;AIMIN JIANG;XUEWU ZHANG1
  • 通讯作者:
    XUEWU ZHANG1

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其他文献

仙草提取物对牛肉盐溶蛋白凝胶过程化学作用力的影响
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2013
  • 期刊:
    食品与机械
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    周佺;蒋爱民;栗俊广;万芝力
  • 通讯作者:
    万芝力
基于扩散策略的分布式多维尺度节点定位算法
  • DOI:
    10.13245/j.hust.161214
  • 发表时间:
    2016
  • 期刊:
    华中科技大学学报(自然科学版)科技大学
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    诸燕平;蒋爱民;陈阳;戎海龙
  • 通讯作者:
    戎海龙
Voice conversion towards modeling dynamic characteristics using switching state space model
使用切换状态空间模型对动态特性进行语音转换
  • DOI:
    10.1007/s11432-013-4799-4
  • 发表时间:
    2013-12
  • 期刊:
    Science in China
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    徐宁;BAO JingYi;刘小峰;蒋爱民;汤一彬
  • 通讯作者:
    汤一彬
仙草乳酸菌饮料的研制
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2013
  • 期刊:
    食品工业
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    王志江;黄建蓉;蒋爱民
  • 通讯作者:
    蒋爱民
凝固型仙草酸奶的研制及保藏特性分析
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2010
  • 期刊:
    中国乳品工业
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    周佺;黄建蓉;蒋爱民;叶晓峰
  • 通讯作者:
    叶晓峰

其他文献

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AI项目思路

AI技术路线图

蒋爱民的其他基金

基于凸优化理论的数字IIR滤波器设计研究
  • 批准号:
    61101158
  • 批准年份:
    2011
  • 资助金额:
    25.0 万元
  • 项目类别:
    青年科学基金项目

相似国自然基金

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相似海外基金

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课题项目:调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要:

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题,其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子,其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而,TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用,影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法,探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用,为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义,并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路:

科学问题:TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达?
前期研究:已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应,但其具体机制尚不明确。
研究创新点:本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线:包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术:TRIM2与病毒RNA的相互作用分析,IFN-β启动子活性检测。
实验模型:使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

        graph TD
          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
      
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