蚁群聚类的欠定盲源分离方法

利用欠定盲源分离情况下稀疏源信号具有直线聚类的特点,提出了一种估计混叠矩阵的新方法。通过对混叠信号进行标准化处理,使混叠信号形成球形簇,将线性聚类转变成致密聚类;利用蚁群聚类算法对其进行搜索得到聚类中心,从而获得对混叠矩阵的精确估计。该方法能实现源信号数目未知情况下的欠定盲源分离,且能推广到三路或更多路观测信号的情况。对语音信号的仿真结果证明,该方法能精确地分离和恢复原始信号。     

基于改进源信号数目估计算法的欠定盲分离

两步法是解决稀疏信号欠定盲分离的一种常用方法,通常首先利用K-means聚类算法估计混叠矩阵,然后利用最短路径法恢复源信号。在使用K-means聚类算法时要求知道源信号的数目,而现实中往往不知道源信号的数目,需要对其进行估计。因此研究了聚类有效性评价指标——BWP指标,结合粒子群算法,提出了一种改进的确定源信号数目的算法,并将这种算法引入到欠定盲分离。实验表明,提出的算法在保证分离精度的同时能缩短分离时间,并可节省一定的内存,在观测信号数据量大时,这种优势更加明显。     

基于改进DBSCAN算法估计欠定混合矩阵的应用研究

针对欠定盲源分离（Underdetermined blind source separation, UBSS）问题,采用基于密度的空间聚类（Density based spatial clustering of applications with noise, DBSCAN）算法估计聚类中心时易陷入局部最优,因此由聚类中心坐标构成的混合矩阵的精度降低,导致信号分离结果不理想。本文在DBSCAN基础上提出布谷鸟自适应搜索群优化算法（Cuckoo adaptive search swarm optimization of density based spatial clustering of applications with noise, CASSO-DBSCAN）,该算法依据Levy飞行策略增强全局自适应搜索能力,并利用群体学习思想精细寻优得到最优解,从而更加精准地估计聚类中心。通过语音信号的盲源分离仿真实验对该算法进行验证,结果表明,该算法能够有效改善欠定混合矩阵的估计精度,具有良好的鲁棒性,证明了其可行性。     

欠定盲分离中源的个数估计和分离算法

在盲分离问题中,独立元分析一直是一个主要的研究方向,但是该方法不能直接推广到欠定混叠情形.考虑到大量的客观信号具有稀疏特性,稀疏元分析方法引起了人们的广泛关注,其中典型的是"二步法",即先计算混叠矩阵,再分离所有源信号,该方法能够较好地实现欠定混叠情况下的盲分离.在计算混叠矩阵时,通常利用K-均值聚类等,这类方法的成功依赖于聚类数目也即信号源个数的先验知识,而在盲分离问题中,如何估计信号源个数一直是一个很棘手的问题.文中采用模糊聚类方法来确定信号源的个数,同时计算出欠定混叠矩阵,进而利用最短路径法来恢复源信号.该方法进一步完善了"二步法",仿真显示了文中算法的有效性与鲁棒性.     

基于势函数与压缩感知的欠定盲源分离

传统的基于K均值聚类算法及最小路径法的欠定盲源分离(BSS)两步法存在K值难以确定、对初始值敏感、噪声和奇异点难以排除以及相对缺乏理论依据等诸多不足。针对以上问题,提出了基于势函数及压缩感知理论的新型两步算法。首先利用多峰值粒子群寻优算法改进的势函数法来估计混合矩阵;然后利用估计矩阵来构建传感矩阵,并将基于正交匹配追踪的压缩感知算法引入欠定盲源分离过程中;最后实现源信号的重构。仿真实验结果表明,混合矩阵最高估计精度达到99.13%,重构信号干扰比均高于10 dB,很好地满足了重构精度的要求,验证了所提算法的有效性。所提算法对一维混合信号的欠定盲源分离具有良好的普适性和较高的准确率。     

基于势函数与压缩感知的欠定盲源分离

传统的基于K均值聚类算法及最小路径法的欠定盲源分离两步法存在K值难以确定,对初始值敏感,噪声和奇异点难以排除以及相对缺乏理论依据等诸多不足,针对以上问题,提出了基于势函数及压缩感知理论的新型两步算法。该算法首先利用多峰值粒子群寻优算法改进的势函数法来估计混合矩阵,然后利用估计矩阵来构建传感矩阵,并将基于正交匹配追踪的压缩感知算法引入欠定盲源分离过程中,最终实现源信号的重构。仿真实验结果表明,混合矩阵最高估计精度达到99.13%,重构信号干扰比均高于10dB,很好的满足了重构精度的要求,验证了本文算法的有效性。所提算法对一维混合信号的欠定盲源分离具有良好的普适性和较高的准确率。     

欠定条件下弱稀疏源信号混合矩阵盲估计

针对源信号的稀疏性影响欠定混合矩阵的估计精度, 在源信号单源频率及非单源频率分量分析的基础上,通过对观测信号频率峰值的幅值比值所 构成的列向量聚类,提出欠定条件下弱稀疏源信号混合矩阵的盲估计方法。鉴于经典聚类算 法的局部收敛性带来聚类结果的不稳定性,采用全局收敛特性较好的遗传模拟退火聚类算法 提高聚类结果的鲁棒性。仿真实验表明,本文提出的混合矩阵估计方法及采用的聚类算法 在不同欠定条件及噪声环境下具有较强的估计性能。     

基于线性阵列的欠定盲源分离几何分析

采用线性阵列对欠定盲源分离问题进行建模,研究源信号的空间分布对欠定盲源分离的影响.利用二步法和稀疏分量分析解决欠定盲源分离问题,其中,混合矩阵的估计主要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.理论分析和仿真实验结果表明,当源信号在空间处于某些特定区域时,若采用线性聚类方法,混合矩阵是不可估计的,...     

密度空间与密度峰值聚类的欠定混合矩阵估计

针对欠定盲源分离问题, 提出了增强信号稀疏性的方法,并把具有噪声的基于密度空间聚类与寻找密度峰值聚类相结合用于估计混合矩阵。首先,把时域观测信号变换成时频域的稀疏信号,通过单源点检测突出信号的线性聚类特性,并采用镜像映射将线性聚类转变成致密聚类以便于进行密度基的聚类分析;然后,利用密度空间聚类搜寻密集数据堆中高密度的点和与之相应的邻域,以自动形成聚类簇的数量和初步聚类中心;最后,把获得的聚类数量作为密度峰值聚类的输入参数,在数据簇的范围内搜索其密度峰值以实现对聚类中心位置的进一步修正。以上方法不仅可提高混合矩阵的估计精度,而且估计量具有较高的一致性。     

基于加权改进模糊C均值聚类的欠定混合矩阵估计

语音欠定混合矩阵估计问题中，针对模糊C均值聚类(FCM)算法对初始聚类中心敏感、易受噪声点干扰、鲁棒性差的缺陷，提出一种基于加权的进化规划与FCM相结合的改进算法(WE-FCM)。首先，利用进化规划(EP)算法强大的搜索能力优化FCM得到基于进化规划的FCM算法(EP-FCM)，以获得较佳的初始聚类中心；然后，利用局部离群点检测(LOF)算法对EP-FCM加权以降低噪声点的影响。通过仿真实验得出，所提算法在源信号数为3路和4路时归一化均方误差值与偏离角度值均远小于经典的K均值聚类(K-means)算法、K-Hough、基于遗传算法的FCM算法(GAFCM)和基于密度峰值的FCM算法(FDP-FCM)。实验结果表明，所提算法明显提高了FCM算法的鲁棒性和混合矩阵的估计精度。     

基于改进蜂群聚类的欠定盲源分离

针对欠定盲分离中混合矩阵估计精度不高的问题,采用了改进的人工蜂群（ABC）聚类算法。从观测信号的线性聚类特点和蜂群的多样性考虑,改进雇佣蜂的搜索策略,从而加快算法的收敛速度。同时,引入基于Levy飞行的局部搜索方法,进一步对当前最优解的邻域进行搜索,提高ABC算法局部开发能力。仿真结果表明,该方法在源个数较多的情况下仍然有较高的混合矩阵估计精度。     

基于时频单源点的欠定混合矩阵估计

主要研究了欠定盲源分离中的混合矩阵估计问题。提出了一种检测时频单源点的新方法,通过比较归一化的观测信号时频点的实部和虚部向量来检测时频单源点。与其他时频单源点检测方法相比,该方法简单而有效,同时降低了对检测条件的要求。采用K-means方法估计混合矩阵,通过去除聚类后每一类数据中偏离中心方向较远的数据点,进一步提高了混合矩阵的估计精度。仿真实验表明,与已有欠定混合矩阵估计算法相比,提出的方法有更高的估计精度。     

HT-LSM的欠定混合盲信号分离方法的研究

利用Hough变换可以检测观测空间中的直线方向从而确定混叠矩阵的方法,提出了欠定盲源分离中估计混叠矩阵的一种新算法——HT-LSM算法。该算法在介绍欠定盲信号分离基本原理的基础上,介绍基于Hough变换的盲信道估计算法,并将改进后的Hough变换与最小二乘法相结合,在不影响检测结果速度的同时又进一步提高了检测精度,应用到欠定语音信号分离中,取得了良好的实验效果。     

基于GASA-FCM混合聚类与霍夫变换的欠定混合矩阵估计

针对模糊C-均值聚类(fuzzy C-means clustering,FCM)算法在欠定混合矩阵估计中精度低、鲁棒性差的缺点,提出一种基于遗传模拟退火优化FCM(GASA-FCM)混合聚类和霍夫变换的欠定混合矩阵估计算法。该算法首先结合了模拟退火算法(simulated annealing algorithm,SA)全局搜索、高精度的优点和遗传算法(genetic algorithm,GA)强大的空间搜索能力,将经遗传模拟退火算法得到的聚类中心点赋给FCM,避免了初值选择的随机性。再利用霍夫变换对聚类得到的每一类数据的中心进行修正,提高混合矩阵的估计精度。实验结果表明,提出的算法明显改善了算法的稳定性和混合矩阵估计精度,具有一定的有效性和可行性。     

基于ICA的相位编码信号欠定盲分离算法

针对二相编码信号时域或频城上不充分稀疏的情况,提出了欠定盲源分离中估计混合矩阵和恢复源信号的新方法.首先,利用二相编码信号成型模型的特异性,将欠定盲分离问题转化成卷积盲分离问题,然后通过抽头延时将其转化为线性瞬时混叠问题,通过独立分量分析(ICA)方法对延时后的观测信号进一步处理.为了准确地分离出源信号,利用峭度准则对...     

一种基于动态源数目估计的RLS盲分离算法

针对原始RLS类算法无法用于超定和源信号数目动态变化的盲分离问题,本文采用一种新的在线估计源信号数目的方法。通过在线估计观测信号均值和协方差矩阵,定义一个关于源信号数目的代价函数,然后最小化代价函数可得到源信号数目的估计。并且利用估计得到的源数目动态调整RLS算法中的分离矩阵及其它相关参数矩阵的维数,进而使得改进RLS盲分离算法能够有效地分离超定和数目动态变化的源信号。仿真结果表明,新的算法比现有算法具有更好的收敛性和分离性能。     

具有相似性传播的K-均值欠定盲分离算法

对于稀疏信源的欠定盲分离问题,混合矩阵的估计是至关重要的。为了提高估计性能,提出一种组合的聚类分析算法。首先,利用短时傅里叶变换把时域中的观测信号转变成频域中的稀疏信号,并通过数据的归一化把稀疏信号在频域的线性聚类转变成致密聚类。然后,利用相似性传播AP聚类方法搜索每个观测数据的邻域自动形成数据族的数量和相对应的关键数据。最后,以AP聚类的结果作为K-均值算法的初始值,对每类(族)数据的聚类中心进一步修正。仿真结果表明,组合聚类法能有效地提高混合矩阵的估计精度。把AP聚类和K-均值算法相结合的另一个优势是,能够克服经典K-均值算法需要事先知道信源数量和对数据的初始划分非常敏感的缺陷。     

一种欠定盲源分离新算法

提出了一种基于两步法的欠定盲源分离新算法。在混合矩阵估计阶段,采用基于势函数的聚类方法,在源信号恢复阶段,提出一种快速的稀疏信号重构算法,通过定义一个连续可微函数来近似[?0]范数,使得[?0]范数可解。该算法的特点是实现简单、速度快。仿真实验表明,与现有的采用快速[?1]范数最小化和OMP算法的欠定盲源分离方法相比,提出的算法在保证分离性能的前提下大幅度提高了算法的运行速度。     

基于协方差矩阵的盲分离算法

提出了一种新的实时线性混叠信号的盲分离算法，该算法利用信号相互独立时其协方差矩阵的对角化特征作为分离准则，采用最速下降法进行分离。该算法对源信号和混叠矩阵没有过多要求且计算量不大，理论分析与仿真结果表明，该算法具有很好的分离效果。     

欠定条件下的盲分离算法

盲信号分离中当源信号个数大于观测信号个数，且源信号不是足够稀疏时，如果利用聚类算法进行分离，分离效果将会变差。为此提出一种在此欠定条件下新的盲信号分离算法。利用源信号的“稀疏性”估计混合矩阵，然后简化混合矩阵构造新的混合模型。由于源信号间具有的独立性，使得可以在新的混合模型中从观察信号的自相关函数中估计出源信号的频谱，从而达到分离出源信号的目的，且分离效果优于聚类算法。最后给出仿真试验实例，试验结果验证了算法的有效性。