独立成分分析方法在盲源信号分离中的应用

独立成分分析（ICA）在国内尚属一门新型的方法，介绍了ICA的原理及其算法，然后介绍了该算法在盲源信号分离中的具体应用，并将此方法与主成分方法（PCA）进行了比较。结果表明，ICA在盲源信号分离中将是一种很有潜力的方法。     

基于FastICA算法的盲源分离

近年来,ICA(Independent Component Analysis,独立成分分析)已成为处理BSS(Blind Source Separation,盲源分离)问题的主要手段,同时也受到人们越来越多的关注,为此讨论ICA的原理及其优越性.首先介绍ICA,然后引入FastICA算法的推导过程,最后通过MATLAB仿真将其与梯度算法、PCA(Principal Component Analysis,主成分分析)算法所得的仿真结果进行对比分析.通过算法验证,经FastICA处理得到的分离信号与源信号相关系数的绝对值不小于0.99,与其他两种算法比较可以明显地得到FastICA是一种更为有效的盲源分离方法.     

核独立成分分析在图像处理中的应用*

简要介绍了盲源分离技术和独立成分分析的基本思想.阐述和讨论了核函数和核独立成分分析(KICA)的基本原理,详细介绍了基于核典型相关性分析的核独立成分分析的基本算法.用KICA对一维混合信号的分离进行了模拟实验,目的是验证KICA的优越性能.之后通过实验分别讲述了KICA在自然图像和遥感影像处理的应用.最后指出了ICA所固有的分离结果的序号和幅度不确定性的问题.实验表明,KICA能够很好地分离混合图像,而且经处理的遥感影像能够更清晰地反映地表情况.     

独立成分分析算法及其在脑电图中的应用

研究脑电图成像的数据处理问题时,独立成分分析(ICA)是一种新的信号处理统计方法,被广泛用于各个领域.脑电图就是,利用独立成分分析从混合信号中还原出源信号,通过目标函数,如极大似然估计,信息最大化和互信息最小化等,对源信号的概率密度函数(PDF)进行估计.在基于互信息最小化算法的基础上,提出一种新的独立成分分析算法,算法中的核心参数是由信号本身来确定的,能使所估计的PDF更加准确,从而提高分离的性能.最后,用新的ICA算法来实现脑电图(EEG)信号的盲源分离,结果表明,算法可以快速有效的分离其源信号,且准确性优于Boscolo提出的非参量ICA模型.     

一种自适应单入多出盲源分离方法

单入多出盲源分离SIMO_BSS(Single input multiple out blind source separation)是一种特殊的欠定盲源分离情况。目前算法过程中过多地需要根据个人经验判断,自适应差。针对此问题提出通过经验模态分解EEMD(Ensemble empirical mode decomposition)将由多路信号混合成的单路信号分解为多路本征模态函数IMFs(Intrinsic mode functions),采用主成分分析PCA(Principle com-ponent analysis)对多路本征模态函数自适应降维,并利用独立成分分析ICA(Independent component analysis)恢复出相互独立的多路源信号。最后,分别对周期混合信号、生物混合信号进行仿真,仿真结果表明在不同NSR条件下,与EEMD_ICA算法相比,速度快且分离效果较好。     

FSS-kernel与FastICA融合的盲源分离算法研究

Fast ICA算法有着比传统ICA算法更快、更稳健的收敛速度,但由于其选用的非线性函数不能很好地符合源信号的统计特性,恢复结果并不理想。针对该问题,提出了一种有限支持样本核函数(FSS-kernel)与Fast ICA融合的盲源分离算法。该方法是通过FSS-kernel算法估计得出源信号概率密度函数,结合Fast ICA算法,实现混合信号的盲分离。仿真结果表明,该方法能够有效地完成混叠信号的分离,通过与传统ICA算法及Fast ICA算法比较,证明了该方法具有更高的分离精度和自适应能力。     

人脸识别特征提取算法研究

人脸自动识别方法已成为当前模式识别和人工智能领域的一个研究热点,人脸特征提取是人脸识别技术的关键。首先介绍了ICA算法的原理,并对ICA算法的优缺点进行了讨论,提出了一种基于模糊隶属度函数的独立成分分析图像特征提取和识别方法。在ORL标准人脸数据库上的实验结果表明,这种识别算法优于PCA和ICA算法。     

基于独立成分分析的跳频信号盲分离

近年来,ICA（Independent Component Analysis,独立成分分析）已成为处理BSS（Blind Source Separation,盲源分离）问题的主要手段,同时也受到人们越来越多的关注。该文首先介绍ICA,然后引入FastICA算法的推导过程,最后通过MATLAB仿真将跳频信号进行盲分离,并与梯度算法所得的仿真结果进行对比分析。通过算法验证,经FastICA处理得到的分离信号与源信号相关系数的绝对值不小于0.99,与梯度算法比较可以明显地得到FastICA是一种更为有效的跳频信号盲分离方法。     

一种基于内积运算的ICA新算法

独立成分分析(ICA)是近几年发展起来用于解决盲源信号分离(Blind Source Separation)的一种基于信号高阶统计特性的分析方法。本文提出了一种基于向量间内积运算的解决独立成分分析问题的新算法,称之为I-ICA。I-ICA将混合数据在新的坐标轴上进行聚类,最后推断出原混合矩阵A′,再通过A′~(-1)和已有的观测数据计算得到源信号。     

PCA与ICA相结合的语音信号盲分离

针对ICA用于语音信号盲分离时,由于数据量过大、迭代次数过多引起的收敛速度慢的问题,采用一种PCA和ICA相结合的盲分离算法PCA-ICA。通过PCA对混合语音信号进行白化处理,消除了原始各道数据间的二阶相关性。在仿真实验中,采用相似系数矩阵作为评价混合语音信号分离效果的标准,结果表明PCA-ICA算法与ICA算法相比,在达到几乎相同的相似系数矩阵的情况下,迭代次数减少了90%,从而分离速度提高了3倍,有效地解决了ICA分离算法收敛速度慢的问题。     

基于核独立成分分析的人脸识别研究

在人脸识别中提出一种基于非线性子空间的核独立成分分析(KICA)方法。在简单介绍了ICA方法的基础上,对KICA方法的基本原理和算法作了较为详细的描述。为了验证基于KICA和ICA的人脸识别方法的识别效果,进行了对比实验和分析。实验和分析结果表明,在人脸识别中,基于KICA的方法优于基于ICA的方法。     

A novel hybrid approach based on sub-pattern technique and whitened PCA for face recognition

Recently, in a task of face recognition, some researchers presented that independent component analysis (ICA) Architecture I involves a vertically centered principal component analysis (PCA) process (PCA I) and ICA Architecture II involves a whitened horizontally centered PCA process (PCA II). They also concluded that the performance of ICA strongly depends on its involved PCA process. This means that the computationally expensive ICA projection is unnecessary for further process and involved PCA process of ICA, whether PCA I or II, can be used directly for face recognition. But these approaches only consider the global information of face images. Some local information may be ignored. Therefore, in this paper, the sub-pattern technique was combined with PCA I and PCA II, respectively, for face recognition. In other words, two new different sub-pattern based whitened PCA approaches (which are called Sp-PCA I and Sp-PCA II, respectively) were performed and compared with PCA I, PCA II, PCA, and sub-pattern based PCA (SpPCA). Then, we find that sub-pattern technique is useful to PCA I but not to PCA II and PCA. Simultaneously, we also discussed what causes this result in this paper. At last, by simultaneously considering global and local information of face images, we developed a novel hybrid approach which combines PCA II and Sp-PCA I for face recognition. The experimental results reveal that the proposed novel hybrid approach has better recognition performance than that obtained using other traditional methods.     

基于核独立成分分析的声信号去噪方法

野外环境无线传感侦查网络中的声识别技术面临着复杂的自然环境噪声的挑战,尤其是由强风噪声造成的影响.独立成分分析(ICA)方法是一种能够较好地解决这种复杂环境去噪的方法.引入一种基于核方法的非线性ICA方法一核独立成分分析(KICA).基于该算法,针对强风噪声的特性,设计一种应用于单声传感器降噪的方案.通过降噪仿真实验,...     

结合ICA和PCA方法的胎儿心电提取

在生物医学信号处理领域,独立分量分析(PCA)和主分量分析(ICA)是两种广泛应用的方法。但是,这两种方法各有其优缺点。提出了一种新颖的方法,将ICA和PCA相结合,通过求相关的技术,分别取ICA和PCA方法的优点。将该方法应用于从母体腹部测得的多通道信号中提取胎儿心电信号的实验,得到令人满意的结果。研究结果表明,这种结合ICA和PCA的方法能够比较准确地分离出所需要的胎儿心电信号,进而可以对胎儿心电进行监护,因此在临床上具有一定的实用价值。     

基于独立分量分析的人耳识别方法

应用独立分量分析（ICA）方法从高阶统计相关性角度出发提取人耳图像的特征变量，并采用基于欧氏距离测度的最近距离分类器进行人耳图像的识别。与传统的主成分分析（PCA）方法相比具有更好的鉴别能力。通过与PCA的对比实验结果表明，该方法具有更高的识别率，对姿态和光照的变化也具有较好的鲁棒性。     

Kernel ICA: An alternative formulation and its application to face recognition

This paper formulates independent component analysis (ICA) in the kernel-inducing feature space and develops a two-phase kernel ICA algorithm: whitened kernel principal component analysis (KPCA) plus ICA. KPCA spheres data and makes the data structure become as linearly separable as possible by virtue of an implicit nonlinear mapping determined by kernel. ICA seeks the projection directions in the KPCA whitened space, making the distribution of the projected data as non-gaussian as possible. The experiment using a subset of FERET database indicates that the proposed kernel ICA method significantly outperform ICA, PCA and KPCA in terms of the total recognition rate.     

混合PCA/ICA与JPEG2000结合的高光谱图像压缩

主成分分析(PCA)常常结合JPEG2000压缩标准用来对高光谱图像进行压缩。然而,由PCA得到的主成分仅利用了二阶统计信息。对于高光谱图像应用来说,只采用二阶统计信息是远远不够的,如异常像素的处理常常需要用到更高阶的统计信息。研究了一种混合PCA/ICA与JPEG2000相结合的高光谱图像压缩算法。首先,对原始高光谱图像进行PCA变换,提取出前m个主成分对应的特征向量矩阵WPCA;然后,对其余的特征向量进行ICA变换,得到n个特征向量矩阵WICA;最后,将得到的混合投影矩阵、原始高光谱图像及其均值向量共同嵌入JPEG2000比特流,从而完成对高光谱图像的压缩。在不同码率的情况下,通过空间相关系数(ρ)、信噪比(SNR)、光谱角填图(SAM)等技术指标对混合PCA/ICA+JPEG2000算法的压缩性能进行评估。实验结果表明,混合PCA/ICA+JPEG2000算法不但能有效去除高光谱图像的谱间相关性,而且能够有效提高光谱保真度,保护异常像素信息。     

基于改进的独立分量分析的人脸识别方法

将独立分量分析（Independent Component Analysis，ICA）作为人脸特征提取方法。ICA所提取的特征分类能力强、相互独立，对像素间高阶统计特性敏感，并且不易受光照变化的影响。实验结果表明，基于IcA的人脸特征提取方法的识别性能优于特征脸法。针对传统的ICA算法（Informax算法）存在迭代次数多，难收敛，并且需要人工设定步长来调整学习速度的不足，本文采用FastICA作为ICA的快速算法，并将其关键迭代步骤加以改进，减少了耗时的雅可比矩阵求逆的运算次数。所提出的改进的FastICA具有无需人工参与，收敛速度快，迭代次数少的优点。在特征选择方面，本文将遗传算法（Genetie Algorithm，GA）应用到独立分量的选择与优化中，从而在保证较高识别性能的前提下，获得最优的人脸特征子集。     

基于方差滤波和ICA算法的人眼定位

采用方差滤波器确定人眼候选区域, 结合独立成分分析(ICA)方法对人眼进行快速定位, 能够有效地提取训练图像的高阶统计特征, 很好地去除基向量的相关性. 与主成分分析(PCA)和传统ICA方法相比具有更好的鉴别能力. 实验表明, 该方法的识别率可达97.3%, 并对光照和姿态变化也具有很好的鲁棒性.