獨(dú)立分量分析ppt課件(已修改)
2025-05-13 12:13 本頁面
【正文】 獨(dú)立分量分析 ? 1 盲信號處理導(dǎo)論 ? 2 獨(dú)立分量分析概述 ? 3 基本概念 ? 4 ICA的優(yōu)化判據(jù) ? 5 ICA的優(yōu)化算法 盲信號處理導(dǎo)論 （一）盲信號處理 （ BSP， Blind Signal Processing） 問題：當(dāng)傳輸信道特性未知時，從一個傳感器或轉(zhuǎn)換器 的輸出信號分離或估計(jì)原信號的波形。 注：不確定性是指被估計(jì)信號任意比例伸縮，排序和 時滯。依然保留了原信號的波形，是可以被 BSP 接收的，對于 BSP不是最關(guān)鍵的。 盲信號處理導(dǎo)論 三個主要方向： ＊盲信號分離與提取 （ BSS： Blind Signal Separation） 確定一個或幾個具有特殊統(tǒng)計(jì)或性質(zhì)的子分量，舍棄不感興趣的信號或噪聲。 用二階統(tǒng)計(jì)量可以完成。 ＊獨(dú)立分量分析 （ ICA： Independent Component Analysis) 得到相互獨(dú)立的輸出分量。在實(shí)際應(yīng)用中應(yīng)作一定的處理。 用高階統(tǒng)計(jì)量來進(jìn)行分析。 ＊多通道盲解卷積和均衡 （ MBD） 盲信號處理導(dǎo)論 （二）處理方法和思路（四個） （ 1） HOS： 高階統(tǒng)計(jì)量衡量信號的獨(dú)立性和高斯性， 或稀疏性 （ ICA） 。 （ 2） SOS： 有時序結(jié)構(gòu)用二階統(tǒng)計(jì)量 （ SOS） 即可， 不能分離具有相同功率譜形狀或獨(dú)立同分布信號。 （ 3） NS+SOS： 利用非平穩(wěn)信息和 SOS結(jié)合，能夠分 開功率譜形狀相同的源信號。 但若非平穩(wěn)性也相 同就不可以分離。 （ 4） STF多樣： 運(yùn)用信號不同多樣性：時域多樣性， 頻域多樣性，空域多樣性。 TDMA， FDMA， SDMA 盲信號處理導(dǎo)論 （三）應(yīng)用：醫(yī)學(xué)，語音增強(qiáng)，無線通信 （ 1）生物醫(yī)學(xué)處理：非侵入式評估人體器官不同生 理變化。 典型：胎兒心電圖信號提取。 測量方法：在母體腹部放置若干體表電極，測 量電位差信號 ECG： 包括 MECG， FECG。 母體心電圖信號 =胎兒心電圖信 N（ N=～ 100） 自適應(yīng)濾波；胎兒的心率與母體心率不同的，可看作 是獨(dú)立的。 測量 盲信號處理導(dǎo)論 （ 2）聲音提取： 典型例子：“雞尾酒會”的問題。 人的大腦可以很快辨出或集中聽某種需要關(guān)注聲音。 ??????????????)()()()()()()()()()()()(333232131332322212123132121111tsatsatsatxtsatsatsatxtsatsatsatx麥克風(fēng) 1 麥克風(fēng) 2 麥克風(fēng) 3 )(1 tx)(2 tx)(3 tx11a12a13a21a22a)(1ts)(2ts)(3ts23a31a 32a33aija 的設(shè)計(jì)，聲音識別，可以識別微弱聲音信號。 歸結(jié)為 盲信號處理導(dǎo)論 （ 3）數(shù)字通信系統(tǒng)： M1M0均衡器，濾波器。 YYY YYYY符合盲信號處理對多通道的要求， 不需要有干擾信號的訓(xùn)練樣本。 盲信號處理導(dǎo)論 （ 4）圖像處理：建立一系列具有獨(dú)立特征的組合，去 掉高階關(guān)聯(lián)性。 降噪，識別，壓縮。 獨(dú)立分量分析概述 （一）前提：一般假設(shè) S中各分量相互獨(dú)立；零均值， 且方差為 1。 以多導(dǎo)信號處理為基礎(chǔ)，即：必須借助于一組把信源 按不同比例組合起來的多通道信號同步觀察。 多導(dǎo) 信號包括：主分量分析 （ PCA） ； 奇異值分解 （ SVD） 。 S X H 獨(dú)立分量分析概述 （二）多導(dǎo)信號處理基礎(chǔ) 對于 M通道的觀察值（每通道 N點(diǎn)采樣數(shù)據(jù)）組成數(shù) 據(jù)陣 X ?? ??? ? NM NNMMNM VUX其中 ，U V 是正交歸一陣 ， ,MTT IUUUU ?? NTT IVVVV ??? NM ?是準(zhǔn)對角陣， N 不失一般性；通常設(shè) ,0...21 ???? M??? i? 為奇異值。 M ??????????????????M???21獨(dú)立分量分析概述 ?????????????????????????????????????????????????0...000...00..................2121112112111211mMMMMMMNMMNuuuuuuxxxxxx????????????????????????????MNmmmmmNMMMMMvvvvvvuuuuuu??????............21111211112111211???????????????????????MMMNmMNMNMMmmMMMMNmNNMmmuvuvuvuvuvuvuvuvuvuvuvuv????????????..................222111122121111112221111111221211111????????????????NNNNNvvvvvv......2111211獨(dú)立分量分析概述 列向量 u反應(yīng)在不同通道的分量，空間模式； 列向量 v反應(yīng)在不同時刻的貢獻(xiàn)，時間模式。 在均值為 0時，其協(xié)方差陣可表示為： TTTTx UUUVVUXXC ???? ? ?],...,[],...,[ 2122221
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