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.     

基于局部特征尺度分解的旋转机械故障欠定盲源分离方法研究

针对传统盲源分离方法局限于源信号平稳、非高斯且相互独立,要求观测信号数不少于源信号数的问题,提出了一种基于局部特征尺度分解的旋转机械故障欠定盲源分离方法。采用局部特征尺度分解方法将观测信号分解为若干个内禀尺度分量,相当于对观测信号数进行升维,重组所有内禀尺度分量作为新的观测信号进行盲源分离,该方法不仅能分离非线性、非平稳的旋转机械故障信号,而且也可以解决观测信号数少于源信号数的欠定问题。通过模拟仿真和建立不平衡-碰摩-松动耦合故障的转子试验台进行试验分析,且与传统盲源分离方法进行对比,结果表明了该方法的有效性。     

欠定盲源分离在语音信号处理中的应用研究

语音信号处理是欠定盲源分离的一个重要研究领域。本文基于混合语音的基本模型,分析并讨论了两种欠定盲源分离方法在语音信号处理中的应用思路。欠定混合语音信号分离更接近实际情况,有着重要的研究意义。     

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。     

基于空间协方差矩阵的欠定卷积盲源分离

利用空间协方差矩阵表示的盲源分离模型与瞬时理想模型的一致性,本文提出了基于空间协方差矩阵的欠定卷积盲源分离方法。本方法用零均值高斯随机变量的协方差矩阵来表示各个源信号经过传输信道后的短时傅里叶变换,采用层次聚类估计出高斯随机变量协方差矩阵的初值,并使用极大期望值算法(EM)求解对数似然函数,最后采用维纳滤波法语音增强技术求解时频域内的源信号。通过仿真实验,验证了算法的有效性。     

基于二进制时频掩码和ICA的欠定语盲分离

研究基于二进制时频掩码和ICA的欠定语音盲分离．首先对混叠语音进行时频变换;然后利用二进制时频掩码技术从混叠信号的时频信息中消除掉一个源信号,将欠定的盲源分离问题转变成正定的盲源分离;最后,将消除后的混叠信号变换回时域,再利用ICA技术进行分离．利用本方案进行欠定语音分离,可以大大消除因二进制时频掩码带来的音乐噪声,能够达到很好的分离．     

基于多传感器时频分布的机械故障信号欠定盲源分离方法

结合多传感器时频分布(multisensor time-frequency distributions,MTFD)和盲源分离(blind source separation,BSS)的特点,提出一种针对机械复合故障信号的欠定盲源分离方法。首先利用Wigner-Ville分布将观测信号转化为MTFD矩阵;然后对该矩阵进行白化处理和噪声阈值处理,并对其自动项进行选择,对其特征向量进行集群处理,从而得到源信号TFD的估计;最后对源信号进行重建,得到源信号的估计。仿真及试验结果表明,本文所提出的方法在处理非平稳复合信号的欠定盲源分离方面具有很好的效果。     

采用PARAFAC的欠定盲分离中机械振源数估计方法

针对复杂机械系统振源数未知的欠定盲源分离(UBSS)问题,为提高欠定盲源分离的性能,提出一种基于平行因子分析(PARAFAC)和核一致诊断(CORCONDIA)的欠定盲源数估计算法.该算法利用二阶非平稳源分离的基本思想,将中心化传感器数据分成不重叠的数据块,计算各数据块的单一时延协方差矩阵并叠加成三阶张量,即平行因子模型.利用核一致诊断算法估计PARAFAC模型的最佳组分数,从而得到机械系统的振源数.仿真实验结果表明:该算法可从非平稳欠定混合信号中准确估计振源数目.将所提算法应用于多机振动源实验,结果进一步验证了该方法的有效性.     

基于KM-PCA稀疏信号的盲源分离算法

欠定盲信道估计是欠定盲源分离的关键组成部分,其估计精度直接影响到源信号的估计精度.基于充分稀疏假设,在K均值聚类的基础上,提出一种新的欠定盲信道估计算法——K均值与主成分分析方法(KM-PCA算法).该算法首先对观测数据进行K均值聚类,然后对聚类分析结果分别进行主成分分析,修正其聚类中心,从而提高混叠矩阵的估计精度.采...     

采用信号相邻采样点联合估计的欠定盲源分离算法

两步策略是当前欠定盲信号分离的基本方法,混叠矩阵的估计是恢复源信号的先决条件。考虑在混合矩阵已经估计的前提下,通过矩阵子空间的方法估计源信号,并且利用信号相邻采样点的相关特性,联合判断任意时刻信号的归属,提高欠定盲源分离算法的抗噪能力。通过仿真实验显示了该算法的性能及实用性。     

单路单周期心音混叠信号欠定盲分离方法

结合现有的单路混叠盲分离算法和心音信号的周期特性,提出了一种基于dwt_ica的单路单周期心音混叠信号欠定盲分离算法.该算法首先得到一组单周期独立心音子波,然后把该独立心音子波加入到一个单路单周期心音混叠信号中,从而将一路信号变成一个多路信号,接着再利用ICA方法分离该多路信号,可获得源心音信号的一种估计.心音混叠信号的盲分离仿真实验表明,该算法是行之有效的.     

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EMD和WP的RFID混合信号盲分离技术

本文首先分析了RFID混合信号的特性,射频识别信号之间具有统计独立性,幅度和极性上的不敏感性,满足BBS的条件,因此可以利用独立成分分析算法来处理射频识别的混合信号;然后给出单路RFID混合信号的欠定盲分离数学模型,讨论基于经验模态分层(EMD)、基于小波包(WP)的分层技术和独立子波函数的提取技术;最后提出了基于独立子波函数的单路RFID混合信号的欠定盲分离方法。     

结合累积量切片的联合对角化盲分离及应用

针对传统盲分离算法在以欠定的观测信号为对象时的失效问题,提出一种改进的结合四阶累积量的二阶联合对角化盲分离算法.该算法通过对源观测信号进行四阶累积量计算,比较各累积量切片对算法分解的合理性,对形成的多个切片进行近似对角化处理,进而对以延迟点为中心进行多个对角化矩阵的平均,提高算法分解的稳定性,最后通过仿真信号和车辆振动信号验证算法的有效性.该联合算法有效扩展了二阶音分离(SOBI)算法的应用范围,可以应用于瞬时混合模型的实际工程信号处理.     

基于平面聚类算法的欠定混叠盲信号分离

基于平面聚类的方法,对具有3个观测信号的欠定盲分离问题进行了探讨,该方法不再要求源信号是充分稀疏的,即源信号在同一时刻不只有一个起主导作用.先通过转化将平面聚类化为法线聚类,然后通过寻找由法线聚类所确定的平面族之交线识别出混叠矩阵,为Georgiev(2005)提出的最新理论提供了相应分离算法的有效途径.仿真结果表明所给方法在估计混叠矩阵时的准确性以及源信号的良好恢复能力.     

一种新的基于稀疏表征的二阶段欠定语音盲分离方法

提出了一种新的混叠语音盲分离方法,即在欠定的情况下基于信号的稀疏表征,通过两个阶段估计出混叠矩阵和源信号。在混叠矩阵估计阶段,利用类拉普拉斯窗口函数构造出一个新的势函数,根据基于势函数的聚类算法估计出混叠矩阵。在源估计阶段,针对1^1-范数方法的不足,提出了一种新的基于高阶统计特性的稀疏表征来进行源信号的估计——统计稀疏分量分析。仿真实验表明,和同类其他二阶段估计方法相比,本文所提方法分离结果的重构信噪比更高,分离性能也更加优越。     

非线性欠定混合的图像加密

盲源分离技术应用于图像加密其主要原理是利用欠定混合形成的病态问题无法求解来实现加密;但由于盲源分离技术存在着解的顺序和尺度不确定性,并且要求源图像、密钥图像各图像之间尽量没有相关性,这些问题影响了图像解密的效果,也使加密系统适用范围受限;另外已被证实未加预加密处理的欠定混合,其本身抗攻击性较弱。为此,提出了一种基于前置非线性欠定混合的图像加密解密新方法。该方法先利用可逆非线性函数对图像进行处理,再进行欠定混合,获得加密信号;而解密端利用密钥得到等效混合矩阵的逆矩阵,以及非线性函数的逆函数,通过矩阵求逆以及非线性函数的逆运算处理获得与明文图像相同的解密图像。仿真实验和性能分析结果表明,该方法解密质量很好,速度较快,解密图像不存在顺序和灰度值的变化,同时省去图像之间的相关性要求,抗攻击性强。     

基于时频单源点检测的雷达信号的盲分选

针对欠定条件下的雷达信号分选问题,提出一种基于时频单源点检测的雷达信号盲分选算法,该分选算法的创新点在于将雷达信号由时域转移到时频域进行分析.在时频域内,雷达信号具有一定的稀疏性,有助于实现信号盲分选,给出了基于时频单源点检测的雷达信号盲分选算法的具体步骤.该方法能够有效解决欠定条件下雷达信号盲分选问题,将其应用于雷达信号分选领域,具有一定的军事应用价值.仿真测试结果表明了该方法的可行性与优越性.     

基于斜投影的卷积信道盲信号分离

为实现卷积混合信号的盲分离,提出了一种基于斜投影的子空间方法,首先设计"过去"、"现在"和"未来"的观测数据空间,并通过斜投影将卷积混合转化成为线性瞬时混合;然后采用静态分离算法重构源信号。该方法利用了观测数据矩阵的结构信息直接获得线性瞬时混合的数据模型,不需要进行高维子空间代价函数的优化,运算量相对小。计算机仿真验证了算法的有效性。