基于稀疏表征的欠定盲源分离的研究

稀疏信号处理是研究欠定盲源分离的主要手段。本文介绍了稀疏分量分析的基本模型,在此基础上深入分析并讨论了基于稀疏表示的盲源分离算法。该算法对实际欠定混叠盲信号分离有重要的意义。     

基于压缩感知和优化算法的欠定盲源信号分离

针对目前欠定盲源信号分离在源信号不充分稀疏的情况下分离精度较低的问题,提出一种基于压缩感知和优化算法的欠定盲源信号分离方法.首先分析了欠定盲源信号分离和压缩感知问题的等价性,并建立基于压缩感知的欠定盲源信号分离的数学模型;然后以分离信号的稀疏性和互相关性来建立目标函数,并通过使用压缩感知和优化算法来实现欠定盲源信号的分离;最后对语音信号进行了仿真实验.实验结果表明,在源信号不充分稀疏的情况下,利用这种方法得到的分离信号与源信号的平均相似系数为0.990 3,由此可见这种方法是一种有效的、分离精度较高的分离方法.这也为欠定盲源信号分离问题的研究提供了一种新的途径和手段.     

基于稀疏表示的超平面聚类盲信号分离算法

对欠定混叠盲源分离问题,论文针对于源信号的稀疏程度不同,首先引入了向量k-阶稀疏的概念。然后在满足欠定混叠盲分离问题可解的情况下,讨论了源信号向量是m-1阶稀疏的情况下的混叠矩阵的辨识问题,并提出了一种新的基于超平面聚类算法来估计欠定混叠矩阵。该算法不仅对源信号的稀疏性要求放宽了条件,而且在精确估计出混叠矩阵的同时估计出了源信号的数目。经数值实验仿真表明了算法的有效性。     

基于稀疏特性的欠定盲信号分离算法

在源信号在非充分稀疏条件下,提出了一种改进的两步法欠定盲源分离算法.与现有的大多数稀疏分量分析算法法都是假设源信号是充分稀疏不同,该算法放宽了源信号的稀疏性.与此同时,该算法能够估计出聚类空间的个数,能够克服源信号个数未知的情况.模糊划分矩阵的应用更加有利于源信号的分离.仿真结果表明了该算法的有效性.     

基于CS与K-SVD的欠定盲源分离稀疏分量分析

为了提高盲源分离的准确率,提出了结合压缩感知(CS)与K均值奇异值分解(K-SVD)的稀疏分量分析方法进行盲源分离.首先,分析欠定盲源分离估计源信号与压缩感知问题的等价性,建立压缩感知框架;其次,在此框架下利用K-SVD方法训练稀疏字典;最后利用经典追踪算法计算得到稀疏分量,结合传统的两步法,进行盲源分离.大量实验表明...     

基于粒子群算法的欠定盲源分离方法改进研究

欠定盲源分离技术是一个热门的研究领域,其广泛应用于信息理论、神经网络、统计信号处理、生物医学工程等领域。在大多数实际情况下,当接收到由多路源信号叠加而成的观测信号时,源信号的数量大于观测时长,采用通常的盲源分离技术难以恢复源信号。着重讨论基于"两步法"的欠定盲源分离问题;该分离技术分两个阶段,第一阶段采用基于粒子群算法的K-均值聚类改进算法求解混合矩阵,将蚁群算法信息素的概念应用其中;第二阶段采用最短路径法求解L1-范数模型获得源信号的估计。相比于现存的二阶段方法,该方法可达到更高的信号重构信噪比。     

基于线性聚类的稀疏成分分析及其在盲源分离中的应用

提出一种基于线性聚类的稀疏成分分析法,给出相关理论证明和实现算法.该方法充分利用稀疏源信号的线性混合信号沿混合矩阵列向量方向线性聚类的特性进行盲源分离.实验结果表明,在独立成分分析失效的情况下(源信号相关或高斯分布)仍然能够有效地分离出潜在的稀疏源.对分离出的信号及源信号进行相关系数分析,分离出的信号与源信号完全线性相关.基于线性聚类的稀疏成分分析法能准确地重构稀疏源信号.     

基于信号时频域聚集性的欠定盲分离混合矩阵估计方法

为解决欠定盲分离中混合矩阵估计问题,通过研究观测信号在时频域的线性聚集特性,提出一种基于时频域线性聚集程度差异的混合矩阵估计方法,并着重研究在信号线性聚集程度较弱情况下对混合矩阵的估计.首先,利用观测信号或其时频域中相应变换系数的比值分布衡量信号线性聚集程度;其次,采用优化初始中心的K-均值聚类算法估计混合矩阵.该算法降低了对信号稀疏性的要求,并且可以较高精度地估计出混合矩阵.仿真实验结果表明该方法具有可行性和有效性.      

超宽带通信信号欠定盲源分离

针对超宽带通信信号,提出了一种新的二阶段欠定盲源分离方法:阶梯图-最小角度法。在第一阶段即混叠矩阵估计阶段,提出用阶梯图对均匀抽样的数据点进行聚类计算,建立了一种估计混合矩阵的工程化模型,它可以直接估计出源信号个数,并且得到精度较高的混合矩阵估计值;在第二阶段借助最小角度分离准则估计出源信号,从而获得较好的分离性能。     

未知数量稀疏源的盲分离方法

提出了一种新的用于未知数量稀疏源的盲分离的统一方法.为了改善聚类分离的精度,首先选取混合空间中半径给定、中心位于原点的超球面以外的数据点,并将这些数据点映射到中心位于原点的单位超球面上.由此,原来的超平面线性聚类变为致密聚类,各聚类互相重叠的现象消失.然后,通过对这些映射到单位超球面上的数据点进行聚类分离来估计混合矩阵,再利用混合矩阵估计源,其中最佳不相似阈值和相应的聚类数量是自动生成的.仿真实验验证了该方法对实际音频信号包括语音信号的有效性.仿真结果表明该方法精确、简便,稳定性好,且计算量较小.     

Blind signal separation of underdetermined mixtures based on clustering algorithms on planes

Based on clustering method on planes, blind signal separation (BSS) of underdetermined mixtures with three observed signals is discussed. The condition of sufficient sparsity of the source signals is not necessary when clustering method on planes is used. In other words, it needs not that only one source signal plays the main role among others at one time. The proposed method uses normal line clustering of planes first. Then, the mixing matrix can be identified via deciding the intersection lines of the planes. This method is an effective implement of the new theory presented by Georgiev. Simulations illustrate accuracy and restoring capability of the method to estimate the mixing matrix.     

双声道心音信号的欠定盲分离方法的研究

基于两路人体心声信号的专用检测平台,提出了一种针对双声道心音信号的欠定盲分离方法。首先对数据点进行频域聚类计算,利用观测信号中稀疏信号所表现出的特征对源信号个数进行分析,以实现对混叠矩阵的估计;然后根据观测信号的散列图分离出其中一路或多路源信号,从而使观测信号变为适定或者超定;最后用现有的适定或者超定盲分离方法分离剩余源信号。分别对一组人工混合信号和实际检测的双声道心声信号进行欠定盲分离实验,验证了本方法的有效性和可行性。     

基于信息典型相关分析的盲源分离算法

针对盲源分离问题,将互信息理论与典型相关分析理论相结合,提出了一种基于信息典型相关分析的盲源分离算法.该算法首先利用模式搜索法求解,得到混合信号向量的线性组合与混合信号向量延迟的线性组合之间互信息最大的信息典型向量,互信息计算中的概率密度函数由高斯核密度估计.然后,将信息典型向量依次与接收的混合信号数据阵相乘.完成对源信号的逐一抽取和分离.仿真实验结果表明,该算法不仅能有效分离包含超高斯信号成分的混合信号和包含亚高斯信号成分的混合信号,还能分离同时包含这2种成分的混合信号以及病态混合信号.     

基于盲源分离算法的阵列信号波达方向-频率估计

盲信号处理已成为近年信号处理和神经网络热点领域,主要用于语言信号处理,应用于雷达信号处理并不多见.确定空间辐射源的波达方向(DOA)和频率是雷达阵列信号处理的基本问题之一,近20年来许多学者提出了性能各异的算法,其中有代表性的是多信号分类法和旋转不变技术的参数估计法.近年来,越来越多文献将盲源分离算法应用到阵列信号处理中,开辟了一条DOA估计的新道路.本文首先给出了一种用来盲分离复数信号的盲源分离算法,结合该算法,提出了可同时估计波达方向、频率的波达方向-频率盲估计算法.盲源分离算法是基于负熵的快速定点算法,不需要给出复数信号的概率密度函数,具有收敛速度快,鲁棒性强等特点.本文证明了波达方向-频率盲估计算法的收敛性.仿真研究表明新的波达角估计算法的特点:1)估计算法是有效并且鲁棒的;2)估计算法能从含噪声的阵列接收信号中同时估计出辐射源波达方向和频率;3)估计算法能将雷达杂波和目标回波分离.     

多种概率分布源的盲源分离快速算法

基于目标函数迭代优化的方法在解决线性混合情况下,源信号存在多种概率密度分布的盲源分离问题时,需要对非线性函数以及迭代步长进行正确的选择,算法比较复杂;针对此问题,提出一种基于高阶统计的快速分离算法,该算法可以有效地避免上述问题.实验结果表明,该算法能够快速有效地分离出不同概率密度分布的混合信号.     

通信侦察中通信复信号的盲源分离算法

针对目前大多盲源分离算法只适用于实信号,而在通信对抗中处理的一般都是通信复信号这一问题,推导了一种适用于通信复信号的盲源分离算法.该算法以Kullback-Leibler发散度作为信号之间独立性的测度准则.另外由于自然梯度比随机梯度性能更优,因此利用代价函数的自然梯度进行优化,根据白化后信号混合矩阵为正交矩阵的结论,对分离矩阵做正交性约束,推导出了算法的迭代公式.仿真结果表明,即使在有嗓环境下,该算法也能够有效地分离出源信号.     

基于近似零范数的子空间迭代稀疏分解算法

针对近似零范数算法单参数代价函数不能协调近似精度与噪声容限的问题,提出了基于多参数代价函数的改进算法.在此基础上,利用子空间表示的方法确定了满足方程的源信号矢量空间,以此约束迭代算法的搜索范围,提高算法效率.理论分析和仿真实验表明,基于矢量空间迭代的算法收敛速度更快.此外,代价函数的改进在保持算法性能随源信号活跃概率变...