- عنوان کتاب: Adaptive Filter Algorithms For Complex and Quaternion Data
- نویسنده: Thomas K. Paul Tokunbo Ogunfunmi
- حوزه: الگوریتم
- سال انتشار: 2026
- تعداد صفحه: 195
- زبان اصلی: انگلیسی
- نوع فایل: pdf
- حجم فایل: 4.35 مگابایت
فیلترهای تطبیقی را میتوان به عنوان دستهای از ساختارهای فیلترینگ توصیف کرد که دارای مکانیزمی برای تنظیم پارامترهای آزاد (یعنی ضرایب) بر اساس تغییرات آماری در محیطی هستند که فیلتر در آن عمل میکند [1]. فیلترهای تطبیقی کاربردهای بیشماری دارند، از جمله برابرسازی تطبیقی، حذف نویز تطبیقی، شکلدهی پرتو، شناسایی سیستم و غیره. فیلترهای تطبیقی در ابتدا برای سیگنالهای واقعی توسعه داده شدند. بعداً، گسترشی به حوزه پیچیده منتشر شد. در سالهای اخیر، فیلترهای تطبیقی برای ترینیونها، کواترنیونها، اوکتانیونها و دادههای فوق پیچیده توسعه داده شدهاند. برای کاربردهایی در ارتباطات، پردازش تصویر و سیستمهای بیولوژیکی، فیلترهای غیرخطی برای مدلسازی ویژگیهای فیزیکی طبیعی مناسب هستند. علاقهای به درک روشهای فیلترینگ تطبیقی غیرخطی وجود دارد. روشهای هسته یک رویکرد جدید قدرتمند هستند که میتوانند کاهش پیچیدگی قابل توجهی را برای فیلترینگ غیرخطی و همچنین پتانسیل تقریب تابع جهانی فراهم کنند. این رویکرد برای کاربردهای بلادرنگ مورد توجه ویژه است. کواترنیونها، که نمونهای از دادههای فوق پیچیده هستند، نمایش مناسبی برای انجام تبدیلات در فضای 3 یا 4 بعدی ارائه میدهند. کواترنیونها به ویژه برای کاربردهای رباتیک، به ویژه تشخیص الگوی تصویر و مدلسازی حرکت در حالت سهبعدی، بسیار مناسب هستند. با این حال، استفاده از کواترنیونها برای فیلترینگ تطبیقی به دلیل این واقعیت که ضرب کواترنیونها غیرجابجایی است، که عملیات گرادیان را با استفاده از توابع هزینه مبتنی بر کواترنیون پیچیده میکند، با مشکل مواجه شده است. در این کتاب، الگوریتمهای تطبیقی خطی و غیرخطی را برای استفاده با دادههای پیچیده و با مقادیر کواترنیون ارائه میدهیم. ما از الگوریتمهای تطبیقی هسته در مواردی که غیرخطی بودن وجود دارد، استفاده میکنیم. به طور خاص، روش هسته مختلط: الگوریتم تصویرسازی وابسته به هسته مختلط (CKAPA) و بهبود فیلترینگ هسته مختلط با استفاده از تخمین خطی گسترده (WL) (یعنی WLCKLMS مشتق شده، WL-CKAPA) را ارائه میدهیم. برای روشهای هسته مبتنی بر کواترنیون، الگوریتمهایی مانند الگوریتم LMS هسته Quaternion (Quat-KLMS) و الگوریتم حداکثر کرنتروپی هسته Quaternion (Quat-KMC) را ارائه میدهیم. ما تحلیل همگرایی الگوریتمها را ارائه میدهیم و از شبیهسازی برای تأیید استنتاج نظری با استفاده از کاربردهای مختلف فیلترهای تطبیقی استفاده میکنیم. این کتاب به شرح زیر سازماندهی شده است: فصل 1 مقدمهای است، در حالی که در فصل 2، نظریه فیلتر خطی و هسته، از جمله هستههای بازتولیدکننده و فضاهای تبدیل اعمال شده به فیلترهای تطبیقی را مورد بحث قرار میدهیم. فصل 3 در مورد فیلترهای تطبیقی برای دادههای پیچیده است. فصل 4 الگوریتم تطبیقی حداقل میانگین مربعات هسته مختلط (CKLMS) را مورد بحث قرار میدهد. فصل 5 استفاده از کواترنیونها را برای فیلترهای تطبیقی معرفی میکند، در حالی که فصل 6 مقدمهای بر یادگیری نظری اطلاعات است. استنتاج الگوریتم APA هسته مختلط در فصل 7 آمده است. فصل 8 توسعه الگوریتمهای CKLMS خطی گسترده، CKAPA را ارائه میدهد. تحلیل همگرایی الگوریتم KLMS پیچیده در فصل 9 ارائه شده است. استنتاج الگوریتم LMS هسته کواترنیون در فصل 10 ارائه شده است، در حالی که فصل 11 استنتاج الگوریتم حداکثر کورنتروپی هسته کواترنیون را دارد. ما امیدواریم که مطالب اینجا به آموزش خوانندگان کمک کند و برخی از دستاوردهای اخیر در حوزه پردازش سیگنال تطبیقی با استفاده از دادههای پیچیده و کواترنیون را برجسته سازد. از خانوادههایمان به خاطر عشق و حمایتشان در طول زمان تهیه و انتشار این نسخه خطی سپاسگزاریم.
Adaptive filters may be described as a class of filtering structures having a mechanism for adjusting the free parameters (i.e. coefficients) based on statistical variations in the environment where the filter operates [1]. Adaptive filters have numerous applications, including adaptive equalization, adaptive noise cancellation, beamforming, system identification, etc. Adaptive filters were originally developed for real signals. Later, an extension to the complex domain was published. In recent years, adaptive filters have been developed for trinions, quaternions, octonions and hyper-complex data. For applications in communications, image processing and biological systems, nonlinear filters are well-suited for modeling the naturally occurring physical characteristics. There is an interest in understanding methods of nonlinear adaptive filtering. Kernel methods are a powerful new approach that can provide considerable complexity reduction for nonlinear filtering, as well as the potential for universal function approximation. The approach is of particular interest for real-time applications. Quaternions, which are an example of hyper-complex data, provide a convenient representation for performing transformations in 3- or 4- dimensional space. Quaternions are particularly well-suited for robotics applications, specifically image pattern recognition and modeling motion in 3-dimensions. However, the use of quaternions for adaptive filtering has been hampered by the fact that multiplication of quaternions is noncommutative, which complicates gradient operations using quaternion based cost functions. In this book, we present linear and nonlinear adaptive algorithms for use with complex and quaternion-valued data. We use kernel adaptive algorithms in cases where nonlinearity is present. Specifically, we present the complex kernel method: Complex Kernel Affine Projection Algorithm (CKAPA), and complex kernel filtering enhancement using widely linear (WL) estimation (i.e. derived WLCKLMS, WL-CKAPA). For quaternion-based kernel methods, we present algorithms such as the Quaternion Kernel LMS (Quat-KLMS) algorithm and Quaternion Kernel Maximum Correntropy (Quat-KMC) algorithm. We present convergence analysis of the algorithms and use simulation to verify the theoretical derivation using various applications of the adaptive filters. The book is organized as follows: Chap. 1 is an introduction, while in Chap. 2, we discuss linear and kernel filter theory, including reproducing kernels and transform spaces applied to adaptive filters. Chapter 3 is about adaptive filters for complex data. Chapter 4 discusses the complex kernel Least Mean Square (CKLMS) adaptive algorithm. Chapter 5 introduces use of quaternions for adaptive filters, while Chap. 6 is an introduction to Information Theoretic Learning. The derivation of the Complex Kernel APA algorithm is in Chap. 7. Chapter 8 presents the development of the Widely Linear CKLMS, CKAPA algorithms. Convergence analysis of the Complex KLMS algorithm is presented in Chap. 9. The derivation of the Quaternion Kernel LMS algorithm is presented in Chap. 10, while Chap. 11 has the derivation of the Quaternion Kernel Maximum Correntropy algorithm. We hope the material here will help educate readers and highlight some of the recent contributions to the field of adaptive signal processing using complex and quaternion data. We thank our families for their love and support during the time to prepare and publish this manuscript.
این کتاب را میتوانید از لینک زیر بصورت رایگان دانلود کنید:
Download: Adaptive Filter Algorithms For Complex and Quaternion Data





نظرات کاربران