孙烽原 基于MATLAB的线性盲信号分离算法的研究

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数字信号处理中的盲信号分离算法研究

数字信号处理中的盲信号分离算法研究

数字信号处理中的盲信号分离算法研究随着数字信号处理技术的不断发展,越来越多的应用场景需要进行信号分离操作,例如在语音识别、音频处理、图像处理等领域。

然而,很多情况下信号的混合是未知的,传统的信号分离算法无法完成任务。

因此,盲信号分离算法开始受到越来越多的关注。

本文将介绍数字信号处理中的盲信号分离算法研究。

1. 盲信号分离算法的定义盲信号分离算法是指在未知信号混合的情况下,通过不依赖于混合信号模型的方法,将混合信号分离为原始信号的过程。

盲信号分离算法常用于音频处理和图像处理,在这些应用中常常存在混合信号的情况。

例如,在鸟类识别中,鸟鸣声会和环境噪声混合在一起,通过盲信号分离算法可以将鸟鸣声和噪声分离开来,从而提高识别的准确度。

2. 盲信号分离算法的分类盲信号分离算法主要分为线性盲源分离算法和非线性盲源分离算法两种。

①线性盲源分离算法线性盲源分离算法是指在混合信号中存在线性关系的情况下,通过矩阵分解、独立成分分析等方法将混合信号分离为原始信号的过程。

矩阵分解法是其中最基础的方法之一,其基本思路是将混合信号视为是原始信号矩阵与混合矩阵的乘积,通过对混合矩阵的分解,将混合信号分离为原始信号。

独立成分分析算法是常用的线性盲源分离算法之一,它基于统计学原理,通过对混合信号的统计分析,估计各个原始信号的概率密度函数并分离出来。

②非线性盲源分离算法非线性盲源分离算法是指在混合信号中存在非线性关系的情况下,通过神经网络、遗传算法等方法将混合信号分离为原始信号的过程。

神经网络算法是常用的非线性盲源分离算法之一,其基本思路是通过训练神经网络来寻找混合信号和原始信号之间的映射关系,从而将混合信号分离为原始信号。

遗传算法是一种优化搜索算法,通过模拟生物进化的过程,不断迭代寻找最优解。

在盲信号分离中,遗传算法被用于优化分离算法的参数,从而提高分离效果。

3. 盲信号分离算法的应用盲信号分离算法被广泛应用于音频处理和图像处理领域。

线性盲源分离算法的理论与应用研究(信号与信息处理专业优秀论文)

线性盲源分离算法的理论与应用研究(信号与信息处理专业优秀论文)

(Mixing Matrix),x(f)=ixI(f),x2(f),…x"p)r是由M个观测信号(Observed
Sighals)等,(f),i:1,2,…,M所构成的到囱量。多数情况下,为了麓馁起见,
常设M:2-N。源信号与观测信号之间的关系满足下式:
x(O=As(t)
(1-1)
公式(1-1)描述的是无噪声的盲源分离问题。如果在信号发传输过程中
relative gradient;Maximum en廿opy
⸕䇶≤ඍ#SRORJRRJOHѪᛘᮤ⨶
籀1章绪论
第1章绪论
盲信号处理(B1 ind Signal Process,BSP)技术,是二十世纪八十年代末 期提出的一种新的信号处理方法,目前己成为了现代信号处理的一个极箕活 跃的领域之一锄。一般说来,盲信号处理就是在没有系统与环境的任傍先验 静知识静翦提下,掰迸行的信号处理过程。在实际的应用中,根据对信号处 理的不同要求+盲信号处理邋常包括蠢信号分离(BIind Signal Separation BSS)亦称作盲源分离(Blind Source Separation,BSS)、盲反卷积(Blind DeConvoluti()n)、盲均衡(B1ind Equalization)等几种处理方式。本文主要 研究在线性撬台模型下的富源分离阉题。
were proven successful for simplifying computation and improving convergence
speed,
In documents on BSS,mixtm'e is always assumed as static,but time-varying
algorithm ftmetion was applied to EASI

盲源分离matlab

盲源分离matlab

盲源分离matlab【原创实用版】目录1.盲源分离的概念与应用2.MATLAB 在盲源分离中的作用3.盲源分离的步骤与实践4.盲源分离的优缺点与未来发展正文盲源分离(Blind Source Separation,简称 BSS)是一种从观测数据中提取独立源信号的技术。

这种技术广泛应用于信号处理、通信、语音识别等领域。

在这些领域中,盲源分离可以有效去除数据中的噪声和干扰,从而提高系统的性能。

MATLAB 是一种广泛应用于科学计算和工程设计的语言,它为盲源分离的理论研究和实践应用提供了便利。

盲源分离的核心思想是利用信号的统计特性,从观测数据中提取出独立源信号。

具体来说,盲源分离包括以下步骤:1.对观测数据进行预处理,包括去除噪声、滤波等操作;2.提取观测数据的统计特性,如协方差矩阵、相关矩阵等;3.利用统计特性,通过优化算法求解源信号;4.对源信号进行解耦,从而得到独立源信号。

在盲源分离的过程中,MATLAB 发挥了重要作用。

首先,MATLAB 提供了丰富的函数库,如信号处理工具箱、优化工具箱等,这些工具箱为盲源分离的理论研究提供了便利。

其次,MATLAB 具有强大的计算能力,可以高效地解决盲源分离中的复杂计算问题。

此外,MATLAB 还提供了可视化工具,可以直观地展示盲源分离的结果,便于研究者对算法进行评估和优化。

盲源分离技术在各个领域都有广泛的应用。

例如,在通信领域,盲源分离可以用于信道均衡、信号解调等任务;在语音识别领域,盲源分离可以用于去除背景噪声、提高识别准确率等任务。

然而,盲源分离技术也存在一些缺点,如计算复杂度高、对初始值敏感等。

因此,研究者需要不断探索新的算法,以提高盲源分离的性能。

总之,盲源分离是一种重要的信号处理技术,它为各个领域提供了有效的解决方案。

MATLAB 作为一款强大的科学计算工具,为盲源分离的研究和应用提供了便利。

第1页共1页。

盲源分离matlab

盲源分离matlab

盲源分离matlab【最新版】目录1.盲源分离的概念2.MATLAB 在盲源分离中的应用3.盲源分离的步骤和方法4.盲源分离的实例与结果分析5.盲源分离的优缺点及发展前景正文1.盲源分离的概念盲源分离(Blind Source Separation,简称 BSS)是一种信号处理技术,其目的是从观测到的混合信号中分离出相互独立的原始信号。

这些原始信号通常是未知的,且可能具有不同的统计特性。

盲源分离在许多领域都有应用,如通信、语音处理、生物医学信号处理等。

2.MATLAB 在盲源分离中的应用MATLAB 是一种广泛使用的数学软件,它提供了丰富的函数库和强大的计算能力,使得盲源分离算法的实现变得简便。

在盲源分离领域,MATLAB 可以用于信号模拟、算法设计和结果分析等。

通过 MATLAB,研究者可以轻松地尝试不同的分离算法,并对比其性能,从而为实际应用提供有力支持。

3.盲源分离的步骤和方法盲源分离的过程主要包括以下几个步骤:(1)信号模型建立:根据问题的实际情况,建立混合信号的数学模型,如线性混合模型、非线性混合模型等。

(2)统计特性分析:分析原始信号的统计特性,如均值、方差、相关性等,为后续算法设计提供依据。

(3)分离算法选择:根据信号模型和统计特性,选择合适的盲源分离算法,如独立成分分析(ICA)、广义逆滤波(GIV)、非负矩阵分解(NMF)等。

(4)算法实现与性能评估:利用 MATLAB 实现选定的分离算法,并通过仿真实验评估其性能。

4.盲源分离的实例与结果分析以下是一个简单的盲源分离实例:假设有两个原始信号 x1(t) 和 x2(t),它们通过线性混合器后得到观测信号 y(t):y(t) = x1(t) + x2(t)通过盲源分离,我们可以从 y(t) 中恢复出 x1(t) 和 x2(t)。

利用 MATLAB,我们可以实现以下步骤:(1)生成两个原始信号 x1(t) 和 x2(t),它们具有不同的统计特性。

基于机器学习的盲源信号分离技术研究

基于机器学习的盲源信号分离技术研究

基于机器学习的盲源信号分离技术研究近年来,随着科技水平的提高和应用的深入,人们对于盲源信号分离技术的研究越来越深入。

而机器学习技术,尤其是深度学习算法的应用,使得盲源信号分离技术迎来了一个新的发展时期。

一、盲源信号分离技术的背景盲源信号分离技术是一种基于混合信号的分析方法,通过对不同的混合信号进行分析,将其转化为原始信号,以获得更加准确的信息。

该技术在信号处理、通信、语音识别等领域中有着广泛的应用。

由于混合信号中包含了多个源信号,因此分离这些源信号是盲源信号分离技术的首要任务。

而在传统的盲源信号分离技术中,主要采用了独立成分分析(ICA)、因子分析(FA)等方法。

然而这些方法在实际应用中存在着很大的局限性,特别是对于非线性混合信号的分析,效果并不理想。

随着机器学习技术的发展,尤其是深度学习算法的出现,盲源信号分离技术得以取得了新的突破和进展。

通过机器学习技术,我们可以更加有效地对混合信号进行分析,并准确地分离出源信号。

二、盲源信号分离技术的实验研究1. 信号模型建立为了对盲源信号分离技术进行实验研究,我们需要首先建立信号模型。

在模型建立中,我们分别构造了两组音频信号,并将这两组信号进行线性混合,得到了混合信号。

2. ICA算法实验在传统的盲源信号分离技术中,ICA算法是应用最广泛的一种方法。

因此我们首先对ICA算法进行了实验研究。

在实验中,我们使用了Python语言编写了ICA算法,并利用Matlab软件进行了信号分离与重构。

实验结果表明,在较小的信号量级下,ICA算法在信号分离方面能够取得较好的效果。

但是随着信号的复杂度增加,ICA算法的效果逐渐下降。

3. 基于深度学习的盲源信号分离实验继续进行实验研究,我们采用了最新的深度学习算法,包括卷积神经网络(CNN)和循环神经网络(RNN),对盲源信号分离技术进行了探索。

在实验中,我们通过构建深度学习模型,针对不同的信号模型进行了实验。

实验结果表明,基于深度学习的盲源信号分离技术可以提高信号分离的效果,并且随着网络深度增加,分离效果逐渐提高。

matlab 盲源分离 jade算法

matlab 盲源分离 jade算法

Matlab 盲源分离 JADE 算法一、引言盲源分离是信号处理中的一个关键问题,用于从混合信号中分离出各个独立的源信号。

在实际生活中,混合信号往往是通过各种传感器或者设备采集得到的,源信号可能是声音、图像等各种形式的信息。

而盲源分离的任务就是从这些混合信号中还原出源信号,为后续的分析和处理提供基础。

JADE(Joint Approximate Diagonalization of Eigenmatrices)算法是一种经典的盲源分离算法,本文将介绍如何使用Matlab实现JADE算法,并探讨其在实际应用中的效果。

二、JADE算法的原理JADE算法是一种高阶统计方法,主要用于盲源分离和独立成分分析。

其基本思想是通过对数据的高阶统计特性进行分析,从而实现对独立源信号的估计和分离。

具体来说,JADE算法利用了信号的高阶统计独立性来实现盲源分离,通过对数据进行协方差矩阵的估计和特征值分解,进而得到信号的独立成分。

三、Matlab实现JADE算法的步骤使用Matlab实现JADE算法通常包括以下几个步骤:1. 数据准备:首先需要准备混合信号的数据,可以是从传感器采集得到的音频数据、图像数据等各种形式的信号数据。

2. 数据预处理:对采集到的数据进行预处理,包括降噪、滤波、归一化等操作,以保证数据的质量和稳定性。

3. JADE算法实现:利用Matlab提供的相关函数或者自行编写代码,实现JADE算法的核心步骤,包括协方差矩阵的估计、特征值分解等。

4. 结果分析:对JADE算法得到的分离后的独立成分进行分析和评估,包括信噪比的计算、频谱分析等。

四、JADE算法在实际应用中的效果JADE算法作为一种经典的盲源分离方法,在实际应用中取得了广泛的应用。

以语音信号分离为例,利用JADE算法可以将混合的多个说话人的语音信号分离成独立的单一说话人的语音信号,为语音识别、语音合成等应用提供了重要的基础。

另外,在无线通信、生物医学信号处理等领域,JADE算法也发挥了重要作用。

孙烽原 基于MATLAB的线性盲信号分离算法的研究

孙烽原 基于MATLAB的线性盲信号分离算法的研究

毕业论文(设计)材料题目:基于 MATLAB 的线性盲信号分离算法的研究学生姓名:孙烽原学生学号:0908030229系别:电气信息工程学院专业:电子信息工程届别:2013指导教师:张大雷填写说明1、本材料包括淮南师范学院本科毕业论文(设计)任务书、开题报告以及毕业论文(设计)评审表三部分内容。

2、本材料填写顺序依次为:(1)指导教师下达毕业论文(设计)任务书;(2)学生根据毕业论文(设计)任务书的要求,在文献查阅的基础上撰写开题报告,送交指导教师审阅并签字认可;(3)毕业论文(设计)工作后期,学生填写毕业论文(设计)主要内容,连同毕业论文(设计)全文一并送交指导教师审阅,指导教师根据学生实际完成的论文(设计)质量进行评价;(4)指导教师将此表连同学生毕业论文(设计)全文一并送交评阅教师评阅。

3、指导教师、评阅教师对学生毕业论文(设计)的成绩评定均采用百分制。

4、毕业论文(设计)答辩记录不包括在此表中。

一、毕业论文(设计)任务书要求完成的主要任务及达到的目标顾名思义,盲信号是指未知的、有杂乱无章特征的信号,人们难以得知源信号以及源信号的结合形式。

对于盲信号的处理是通信时代比较前沿的技术之一,从接收信号中尽力还原源信号的技术称为盲源分离、盲信号提取。

这已经称为通信信号学术领域的研究焦点。

盲信号处理如今广泛被语音识别、语音增强、图像处理、通信系统、地震探测、遥感、数据挖掘、计量经济学、医学成像等领域所应用。

根据传输介质的不同混合方式,盲信号处理有线性瞬时混合信号盲处理、线性卷积混合信号盲处理、非线性混合信号盲处理三种。

本研究主要讨论有线性瞬时混合信号忙处理的计算方法。

•对盲信号处理学各类算法的了解和掌握;•对有线瞬时混合信号忙处理方法的熟悉和精通;•对于MATLAB软件的熟练操作;•实现用MATLAB软件实现对线性盲信号分离算法。

在此基础上巩固、加深和扩大MATLAB应用的知识面,进一步了解用此款软件对数字信号处理、数字图像处理、工程设计等的应用。

Matlab中的盲源信号分离方法与示例分析

Matlab中的盲源信号分离方法与示例分析

Matlab中的盲源信号分离方法与示例分析引言:随着科学技术的发展,信号处理在各个领域中扮演着重要的角色。

其中,盲源信号分离(Blind Source Separation,BSS)作为一种重要的信号处理方法,用于从混合信号中恢复出原始信号的成分,已经在音频处理、图像处理、生物医学工程等多个领域得到了广泛的应用。

在本文中,将介绍Matlab中的盲源信号分离方法以及相关示例分析。

一、盲源信号分离方法介绍1.1 独立成分分析(Independent Component Analysis,ICA)独立成分分析是一种基于统计原理的盲源信号分离方法。

其核心思想是假设混合信号是通过独立的源信号进行线性叠加得到的。

通过对混合信号的统计特性进行分析,可以估计出源信号的独立成分,从而实现信号的分离。

1.2 因子分析(Factor Analysis)因子分析是一种基于概率模型的盲源信号分离方法。

它假设混合信号是通过一组共享的隐变量与线性映射关系得到的。

通过对混合信号的协方差矩阵进行分解和对隐变量的估计,可以恢复出源信号的成分。

1.3 主成分分析(Principal Component Analysis,PCA)主成分分析是一种常见的线性降维方法,也可以用于盲源信号分离。

其基本思想是通过找到数据中最大方差的方向,将原始数据映射到一个低维的子空间中,从而实现信号分离。

二、示例分析2.1 音频信号的分离在音频处理中,盲源信号分离方法可以用于提取出不同的音频源,例如乐器音轨、人声等。

下面以一个示例进行分析。

首先,我们随机选择两段音频,分别为X1和X2,并将它们混合产生一个混合音频Y。

然后,利用盲源信号分离方法对Y进行处理,尝试将其恢复出X1和X2。

在Matlab中,可以使用FastICA工具箱实现独立成分分析。

具体步骤如下:(1)读取音频文件,并将音频信号转化为时间序列的形式。

(2)利用FastICA函数对混合音频Y进行处理,得到分离后的音频信号S。

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毕业论文(设计)材料题目:基于 MATLAB 的线性盲信号分离算法的研究学生姓名:孙烽原学生学号:0908030229系别:电气信息工程学院专业:电子信息工程届别:2013指导教师:张大雷填写说明1、本材料包括淮南师范学院本科毕业论文(设计)任务书、开题报告以及毕业论文(设计)评审表三部分内容。

2、本材料填写顺序依次为:(1)指导教师下达毕业论文(设计)任务书;(2)学生根据毕业论文(设计)任务书的要求,在文献查阅的基础上撰写开题报告,送交指导教师审阅并签字认可;(3)毕业论文(设计)工作后期,学生填写毕业论文(设计)主要内容,连同毕业论文(设计)全文一并送交指导教师审阅,指导教师根据学生实际完成的论文(设计)质量进行评价;(4)指导教师将此表连同学生毕业论文(设计)全文一并送交评阅教师评阅。

3、指导教师、评阅教师对学生毕业论文(设计)的成绩评定均采用百分制。

4、毕业论文(设计)答辩记录不包括在此表中。

一、毕业论文(设计)任务书要求完成的主要任务及达到的目标顾名思义,盲信号是指未知的、有杂乱无章特征的信号,人们难以得知源信号以及源信号的结合形式。

对于盲信号的处理是通信时代比较前沿的技术之一,从接收信号中尽力还原源信号的技术称为盲源分离、盲信号提取。

这已经称为通信信号学术领域的研究焦点。

盲信号处理如今广泛被语音识别、语音增强、图像处理、通信系统、地震探测、遥感、数据挖掘、计量经济学、医学成像等领域所应用。

根据传输介质的不同混合方式,盲信号处理有线性瞬时混合信号盲处理、线性卷积混合信号盲处理、非线性混合信号盲处理三种。

本研究主要讨论有线性瞬时混合信号忙处理的计算方法。

•对盲信号处理学各类算法的了解和掌握;•对有线瞬时混合信号忙处理方法的熟悉和精通;•对于MATLAB软件的熟练操作;•实现用MATLAB软件实现对线性盲信号分离算法。

在此基础上巩固、加深和扩大MATLAB应用的知识面,进一步了解用此款软件对数字信号处理、数字图像处理、工程设计等的应用。

加深对盲信号处理知识的掌握深度,加强对线性盲信号分离算法的理解,提高综合及灵活运用所学知识研究各类数学算法的能力。

学会查阅书籍,并且要能够熟练的运用数学软件、编写程序、仿真、处理信号问题的方法、内容及步骤。

学会对课题设计方案的分析、选择、比较。

工作进度要求2012.12.1——2012.12.28 撰写开题报告2012.12.29——2012.12.31 拟定论文提纲2013.1.1——2013.2.28 撰写论文初稿2013.3.1——2013.4.31 论文修改2013.5.1——2013.5.14 论文定稿指导教师签名:年月日二、毕业论文(设计)开题报告课题研究目的盲信号是指未知的、有杂乱无章特征的信号,难以得知源信号以及源信号的结合形式。

对于盲信号的处理是通信时代比较前沿的技术之一,从接收信号中尽力还原源信号的技术称为盲源分离、盲信号提取。

这已经称为通信信号学术领域的研究焦点。

盲信号处理如今广泛被语音识别、语音增强、图像处理、通信系统、地震探测、遥感、数据挖掘、计量经济学、医学成像等领域所应用。

根据传输介质的不同混合方式,盲信号处理有线性瞬时混合信号盲处理、线性卷积混合信号盲处理、非线性混合信号盲处理三种。

本研究主要讨论有线性瞬时混合信号忙处理的计算方法。

在对盲信号线性分离算法的牢固掌握和对MATLAB软件熟练操作的基础上巩固、加深和扩大MATLAB应用的知识面,加深对盲信号处理知识的掌握深度,加强对线性盲信号分离算法的理解,提高综合及灵活运用所学知识研究各类数学算法的能力。

学会查阅书籍,并且要能够熟练的运用数学软件、编写程序、仿真、处理信号问题的方法、内容及步骤。

学会对课题设计方案的分析、选择、比较。

课题研究计划根据课题的实际需要和研究现状,为更好地高效地保证完成论文,拟如下具体安排:第一阶段:查阅文献、资料第二阶段:撰写论文开题报告第三阶段:实验探索第四阶段:论文定稿与答辩工作进度2013.1.1——2013.2.28 学习了解MATLAB软件的应用方法、操作流程、各种功能和本次设计所需要的相关原理,与指导老师就所研究的课题进行详细的探讨后再逐条拟定论文提纲。

2013.3.1——2013.3.31 尽力完成论文课题实物并撰写论文初稿。

2013.4.1——2013.4.30初稿完成后,根据指导老师意见就细节和内容进行修改论文。

2013.5.1——2013.5.14多次修改后,最终定稿并上交指导老师。

本课题研究现状(需附适量参考文献)MATLAB是由美国mathworks公司最先发布的主要面对科学计算、可视化以及交互式程序设计的高科技计算环境。

它将数值分析、矩阵计算、科学数据可视化以及非线性动态系统的建模和仿真等诸多强大功能集成在一个易于使用的视窗环境中,为科学研究、工程设计以及必须进行有效数值计算的众多科学领域提供了一种全面的解决方案,并在很大程度上摆脱了传统非交互式程序设计语言(如C、Fortran)的编辑模式,代表了当今国际科学计算软件的先进水平。

在20世纪70年代由新墨西哥大学某系主任发明,1984年由MathWorks公司推向市场,并于20世界九十年代称为世界领先的数学工具软件。

最新版本为2012a及2012b版。

MATLAB的特点有:具备高效的数值计算及符号计算功能,能使用户从繁杂的数学运算分析中解脱出来;具有完备的图形处理功能,实现计算结果和编程的可视化;具有友好的用户界面及接近数学表达式的自然化语言,使学者易于学习和掌握;具备功能丰富的应用工具箱(如信号处理工具箱、通信工具箱等) ,为用户提供了大量方便实用的处理工具。

其优势在于:编程环境优良、简单易懂、方便使用、处理能力强大、具备图形处理能力等。

信号分离,就是从收到的许多信号里通过各种办法提取到源信号,历来被认为是通信技术中的基本问题和关键问题。

各种时域的、频域的、空域的、码域的滤波器都是信号分离的典型处理器。

但这些分离器只能在已知源信号和通信链路的特征时才能有效,而未知源信号和通信通道性质的接收信号就必须用到盲信号分离技术。

盲信号分离,即BSS,也是通信技术中最被看重的技术热点,是指仅根据接收到的盲信号来分析估计源信号的技术。

现在最流行的技术是独立分量分析,即ICA,它可以把检测到的复合信号使用统计独立的办法然后优化算法分解成一些独立分量,由此估计得出源信号的各个混合信号。

当然这种技术有一定的不确定性,得出的结果也不一定正确。

盲信号分离技术主要成长在上个世纪八十年代的后期,当时的Jutten与Herault提出了使用2个混迭源信号相分离的自适应算法,即J-H递归神经元网络,加强了使用数学方法解决信号分离。

后来他们与Comon以及Sorouchyari在九十年代初期发表了关于盲源分离的标志性文章,使得盲源分离技术取得巨大突破。

另有L.Tong先生对可辨识性问题进行了初步的研究。

而Comon在1994年全面的提出了独立分量分析的说法,提出只要做到提取的各个信号的独立性,就可以恢复成源信号。

这给以后本学术界的发展提供了强大的理论基础。

另外,一年后信息最大化法被提出,到了1996年哈佛大学应用数学博士曹希仁解决了盲信号分离的可解条件。

之后,各路学者又给出了非线性PCA算法、最大似然算法、基于自然梯度的互信息最小算法、定点算法FastICA等。

到了21世纪,因为学术界盲信号分离技术的逐渐成熟,又有很多学者提出了例如含噪声分离、欠定盲分离、卷积盲分离、非线性盲分离等一系列的技术。

因为源信号混合的不同,可以分为线性混合和非线性混合两种情况,线性混合信号分离的构造可以用下式表明:X(t)=AS(t)+n(t),其中X(t)是我们最后接收到检测到的m维数据向量,S(t)则是n维源信号的向量。

A为混合矩阵,m*n维,我们忽略加性噪声n (t),可以把盲信号分离问题描述为:不知道A和S(t)而仅知道X(t)的情况下利用S(t)的统计特性确定另一矩阵W,得出Y(t)=WX(t),则认定Y(t)为源信号的相似变换,只改变了其幅值和各分量的顺序。

为实现盲信号的成功分离,我们有必要做一定的假设,即源信号的各个分量是统计独立的一定程度上属于平稳随机过程,并且最多只有一个是服从高斯分布的,矩阵A为列满秩或者是可逆的。

为了使得盲信号分离更为简单,还可以假设源信号的各个分量是均值为零,方差为1的随机信号。

在这样的假设下,我们可以应用上述数学方法实现源信号的提取和分离,当然得出的Y(t)的幅值和排序会不确定,但在实际应用中,这两个方面的不够准确都是允许的。

目前在实际运用中比较常见的两种盲信号分离方法为独立分量分析方法(ICA)和非线性PCA方法。

独立分量分析法一般是以分离矩阵W为因变量,多得出对比函数,这个函数值的大小可以证明所求函数各个分量的独立性的多少,我们可以通过各种数学方法使得分离矩阵W把对比函数的值优化,以使得输出混合信号的各个分量做到最为独立。

其“对比函数”,也被称为“准则函数”。

根据独立分量分析,有两种主要的优化方法,即最小互分析法和最大熵法两种。

互信息是指所求函数的各个分量的联合概率密度函数和边缘概率密度函数的乘积,可以知道其值只能是正数或者零。

当所求函数的各个分量独立时,其值取零,其互信息的值不断减小,则表示所求函数Y(t)的独立性增强。

而互信息函数也是一个对比函数,这时我们引入高阶统计量,先对所求函数Y(t)各个分量的概率密度函数进行估值,让它与其边缘概率密度函数相乘,得出互信息函数,然后根据具体复杂情况选择其中的项进行优化,再使用梯度算法得到分离矩阵的优化算法。

熵是互信息的对立概念,表示信息的不确定性的程度,其值越大,说明信号各个分量的独立性越大,由此我们可以用复杂的公式优化最大熵,其原理与最小互信息法是一样的。

典型的集中独立分量分析算法包括随机梯度算法、自然梯度算法、固定点算法等。

非线性主分量分析则主要包括RLS型算法、非线性PCA子空间学习算法、双梯度算法、非线性GHA算法等。

参考文献[1]李小军,朱孝龙,张贤达.盲信号分离研究分类与展望。

西安电子科技大学学报,2004[2]张贤达,保铮.盲信号分离.电子学报,2001[3]何培宇,殷斌.一种有效的语音盲信号简化混合模型.电子学报,2002[4]吴军彪,陈进,伍星.基于盲源分离技术的故障特征信号分离方法.机械强度,2002[5]傅予力.关于盲信号自适应分离中非线性函数的讨论.自动化学报,2005[6]李木森,毛剑琴.盲信号分离的现状和展望.信息与电子工程,2003[7]游荣义,陈忠.一种基于ICA的盲信号分离快速算法.电子学报,2004[8]冯大政等.盲信号分离问题多阶段分解算法.自然科学进展,2002[9]姜卫东,高明生等.基于相邻频点幅度相关的语音信号盲源分离.电路与系统学报,2005[10]郝志华,马孝江,王奉涛等.非平稳信号的盲源分离在机械故障诊断中的应用.振动与冲击,2006[11]朱孝龙,张贤达。

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