盲源分离_盲源分离 -概述
定义盲源分离是指在信号的理论模型和源信号无法精确获知的情况下,如何从混迭信号(观测信号)中分离出各源信号的过程。盲源分离和盲辨识是盲信号处理的两大类型。盲源分离的目的是求得源信号的最佳估计,盲辨识的目的是求得传输通道混合矩阵。
应用领域盲源信号分离是一种功能强大的信号处理方法,在生物医学信号处理,阵列信号处理,语音信号识别,图像处理及移动通信等领域得到了广泛的应用。
盲源分离(BSS:Blind source separation),是信号处理中一个传统而又极具挑战性的问题,BSS指仅从若干观测到的混合信号中恢复出无法直接观测的各个原始信号的过程,这里的“盲”,指源信号不可测,混合系统特性事先未知这两个方面。在科学研究和工程应用中,很多观测信号都可以看成是多个源信号的混合,所谓“鸡尾酒会”问题就是个典型的例子。其中独立分量分析ICA(Independent component analysis)是一种盲源信号分离方法,它已成为阵列信号处理和数据分析的有力工具,而BSS比ICA适用范围更宽。目前国内对盲信号分离问题的研究,在理论和应用方面取得了很大的进步,但是还有很多的问题有待进一步研究和解决。
盲源分离_盲源分离 -盲源分离的数学模型
盲信号分离研究的信号模型主要有线性混合模型和卷积混合模型,盲源分离源信号线性混合式比较简单的一种混合形式,典型的BSS./ICA问题就是源于对独立源信号的线性混合过程的研究。
盲源分离_盲源分离 -盲源分离的发展及发展趋势
目前国际国内对盲源分离问题的研究工作仍处于不断发展阶段,新理论、新方法还在源源不断地涌现。
盲源分离的发展1986年,法国学者Jeanny Herault和Christian Jutten提出了递归神经网络模型和基于Hebb学习律的学习算法,以实现2个独立源信号混合的分离。这一开创性的论文在信号处理领域中揭开了新的一章,即盲源分离问题的研究。
其后二十几年来,对于盲信号分离问题,学者们提出了很多的算法,每种算法都在一定程度上取得了成功。从算法的角度而言,BSS算法可分为批处理算法和自适应算法;从代数函数和准则而言,又分为基于神经网络的方法、基于高阶统计量的方法、基于互信息量的方法、基于非线性函数的方法等。
尽管国内对盲信号分离问题的研究相对较晚,但在理论和应用方面也取得很大的进展。清华大学的张贤达教授在其1996年出版的《时间序列分析――高阶统计量方法》一书中,介绍了有关盲分离的理论基础,其后关于盲分离的研究才逐渐多起来。近年来国内各类基金支持了盲信号处理理论和应用的项目,也成立了一些研究小组。
虽然盲源分离理论方法在最近20年已经取得了长足的发展,但是还有许多问题有待进一步研究和解决。首先是理论体系有待完善。实际采用的处理算法或多或少都带有一些经验知识,对于算法的稳定性和收敛性的证明不够充分。盲源分离尚有大量的理论和实际问题有待解决,例如多维ICA问题、带噪声信号的有效分离方法、如何更有效地利用各种先验知识成功分离或提取出源信号、一般性的非线性混合信号的盲分离、如何与神经网络有效地结合、源信号的数目大于观察信号的数目时ICA方法等。另外,盲源分离可同其他学科有机结合,如模糊系统理论在盲分离技术中的应用可能是一个有前途的研究方向;盲源分离技术与遗传算法相结合,可以减少计算复杂度,提高收敛速度。如何有效提高算法对源信号统计特性的学习和利用也需要进行深入研究。在硬件实现方面,盲分离问题也存在着极大的发展空间,例如用FPGA实现等。
经过人们将近20年的共同努力,有关盲分离的理论和算法得到了较快发展,包括盲分离问题本身的可解性以及求解原理等方面的基本理论问题在一定程度上得到了解决,并提出了一些在分离能力、内存需求、计算速度等方面性能各异的算法。由于该问题的理论研究深度和算法实现难度都较大,目前对于盲分离的研究仍然很不成熟,难以满足许多实际应用需求,许多理论问题和算法实现的相应技术也有待进一步探索。