During the past decade, implementing reconstruction algorithms on hardware has been at the center of much attention in the field of real-time reconstruction in Compressed Sensing (CS). Orthogonal Matching Pursuit (OMP) is the most widely used reconstruction algorithm on hardware implementation because OMP obtains good quality reconstruction results under a proper time cost. OMP includes Dot Product (DP) and Least Square Problem (LSP). These two parts have numerous division calculations and considerable vector-based multiplications, which limit the implementation of real-time reconstruction on hardware. In the theory of CS, besides the reconstruction algorithm, the choice of sensing matrix affects the quality of reconstruction. It also influences the reconstruction efficiency by affecting the hardware architecture. Thus, designing a real-time hardware architecture of OMP needs to take three factors into consideration. The choice of sensing matrix, the implementation of DP and LSP. In this paper, a sensing matrix, which is sparsity and contains zero vectors mainly, is adopted to optimize the OMP reconstruction to break the bottleneck of reconstruction efficiency. Based on the features of the chosen matrix, the DP and LSP are implemented by simple shift, add and comparing procedures. This work is implemented on the Xilinx Virtex UltraScale+ FPGA device. To reconstruct a digital signal with 1024 length under 0.25 sampling rate, the proposal method costs 0.818us while the state-of-the-art costs 238$us. Thus, this work speedups the state-of-the-art method 290 times. This work costs 0.026s to reconstruct an 8K gray image, which achieves 30FPS real-time reconstruction.


翻译:在过去十年中,硬件的重建算法的实施一直是实时重建领域在压缩遥感(CS)领域受到大量关注的核心。Orthogonal Match Contrait(OMP)是硬件实施方面最广泛使用的重建算法,因为OMP在适当的时间成本下获得了高质量的重建成果。OMP包括Dot Production(DP)和最小广场问题(LSP)。这两个部分有许多分解计算法和基于矢量的乘法,限制了硬件实时重建的实施。在CS理论中,除了重建算法,感测矩阵的选择会影响重建的质量。它也会影响硬件结构,影响重建效率。因此,OMP的实时硬件架构需要考虑三个因素。Otmproducation(DP)和最小广场问题(LSP)。在本文中,采用了一个遥感矩阵,即偏差,主要包含零矢量,以优化OMP的重建,以打破重建效率的瓶颈。根据所选的矩阵的特点,DP和LSPO-S-commissional Streal Streal Reforal 费用,这是根据O-ral-ral-ral-ral-reval-ral-ral-ral-ral rodustration ral-ral-ral-ral-ral rolational-ral-ral-ral-ral-rx ral-ral-ral-ral-ral-ral-rx rolx rolx rocisx rocisx rolation rolation rolx rox rocisal-mocisal-mox rolx rocil__________ rocal-real-s-ral-mocal-rx_________________________________ rocal-ral-ral-mocal-ral-l-ral-l-s-s-s-s-s-l-l-l_x_x_xxxx_x_x_x__________

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