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底细介紹
ICA(Independent Component Analysis,獨立分量解析)是一種非常重要的信號處理技術,它的主要思想是將多個融合的信號分離成獨立的信號源,廣泛應用于信號處理、語音分離以及圖像處理等領域。例如:在一個音樂舞會中,人們隨著底细音樂翩翩起舞,技術人員能夠通過ICA技術,利用多組錄音設備還原人們談話的內容~;在車載系統中,我們能夠通過ICA技術,分離出發動機的噪聲信息,最終通過主動降噪技術提供人們的駕駛體驗;在腦電信號處理中,我們能夠通過ICA技術分離EOG、E通博娛樂城特惠活動CG以及EMG噪聲信號。本文章對盲信號分離技術的原理進行歸納匯總,具體如下圖所示:
數學原理
本部分對ICA算法的數學原通博娛樂城線上註冊理進行介紹,該算法通過一個線性變換將融合信號轉換成相互獨立的未知信號源。設融合信號為x,獨立信號源為s,則有以下公式:
其中s表示獨立的信號源(底细音樂,說話聲)。依據前人的研究成果,解融合矩陣W必须使得分離后的信號源s盡可能保證相互獨立,轉化為數學表達式為使得最優化目標函數J(W)最小:
其中,g(·)是一個非高斯性度量函數,f(·)是一個線性變換函數,E[·]是期望運算符,W為待求的正交矩陣,|W|為行列式的值。
FastICA是一種常用的獨立成分解析算法,可以用于數據降維、信號處理和機器學習等領域,具有計算簡單、收斂速度較快、魯棒性好以及占用內存小等優點。
本篇文章中,我們將介紹FastICA的優化目標及迭代過程。FastICA算法的本質屬于目標函數+優化算法,具體求解的思路為:通過迭代的方式,不斷更新滿足J(W)最小化的W矩陣。迭代過程中,先隨機初始化W矩陣,然后進行投影,計算非高斯性度量函數G(y),并根據G(y)的導數更新W矩陣。假如達到了預先設定的收斂條件,就停止迭代,輸出分離后的信號源,具體程序代碼為:
clear all;clc% 讀入數據signal = load("shujudatamat");signal = signalshujudata1;% 對信號進行EMD分离[imf,resual] = emd(signal,"Display",0,"MaxNumIMF",4);time=(01length(signal)-1)256;% 對IMF成分進行ICA解析[icasig, A, W] = fastica(imf");% 獨立成分與原始數據矩陣進行乘積運算 (AB)" = B"A" imf=A*icasig reconstructed_EEG = (icasig" * A通博娛樂城出金技巧");reconstructed_signal = sum(reconstructed_EEG,2)+ resual;% 繪制原始信號和重構信號figuresubplot(2,1,1)plot(time,si通博娛樂城會員攻略gnal)title("原始信號")subplot(2,1,2)p通博娛樂城app更新lot(time,reconstructed_signal)title("重構信號")