信號分離是信號處理中的一個基本問題。在已知源信號和傳輸通道的先驗知識時,各種時域濾波器、頻域濾波器等能從混合信號中分離出我們感興趣的信號。獨立分量分析是由盲信號分離技術(shù)發(fā)展出來的一種多維信號處理方法,能在不知道源信號及信號混合參數(shù)的情況下,僅根據(jù)觀測到的混合信號就能估計源信號。獨立分量分析的理論已經(jīng)成為當前火熱的人工智能、機器學習、智能控制等應(yīng)用學科發(fā)展的重要基石之一。
《獨立分量分析及應(yīng)用研究》在介紹了獨立分量分析基本理論和算法的基礎(chǔ)上,重點在Weizmann Face Data上利用FastlCA算法在Matlab環(huán)境中開展了人臉圖象分類和識別試驗,在Python環(huán)境中對駕駛艙混合信號開展盲分離試驗,并給出相關(guān)程序。
《獨立分量分析及應(yīng)用研究》可作為電子信息類專業(yè)大學教材,還可作為對獨立分量分析及其應(yīng)用感興趣的科技工作者的參考用書。
信號分離是信號處理中的一個基本問題。各種時域濾波器、頻域濾波器、空域濾波器或碼域濾波器都可以看作是一種信號分離器,能完成信號分離任務(wù),或者說從混合信號中提取我們感興趣的信號。在已知源信號和傳輸通道的先驗知識時,混合信號通過濾波的處理能在一定程度上很好地完成信號分離的任務(wù)。然而,在沒有源信號和傳輸通道的先驗信息時,通過濾波的方法根本就無法完成信號分離的任務(wù),必須通過盲信號分離技術(shù)來解決。獨立分量分析(Independent Component Analysis,ICA)是20世紀90年代以來由盲信號分離技術(shù),或稱為盲源分離(Blind Signal/Source Separation,BSS)發(fā)展出來的一種多維信號處理方法,能在不知道源信號及信號混合參數(shù)的情況下,僅根據(jù)觀測到的混合信號就能估計源信號。
獨立分量分析的理論研究已經(jīng)成為當前非;馃岬娜斯ぶ悄堋C器學習、智能控制等應(yīng)用學科發(fā)展的重要基石,是這些研究領(lǐng)域的一個基礎(chǔ)性的研究方向,其應(yīng)用領(lǐng)域與應(yīng)用前景都是非常廣闊的。目前獨立分量分析的理論主要應(yīng)用于盲源分離、圖像處理、語言識別、通信、生物醫(yī)學信號處理、腦功能成像研究、故障診斷、特征提取、金融時間序列分析和數(shù)據(jù)挖掘等。
獨立分量分析的基本思路是將多維觀察信號按照統(tǒng)計獨立的原則建立目標函數(shù),通過優(yōu)化算法將觀測信號分解為若干獨立成分,從而輔助實現(xiàn)信號的分離或增強。圍繞獨立分量分析問題的解決雖然出現(xiàn)了很多算法,但大多是圍繞信源的獨立性提出的各種獨立性及非高斯性度量準則,具體往往結(jié)合信息論、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)來實現(xiàn)各種算法。根據(jù)所提出的目標函數(shù)不同,獨立分量分析技術(shù)研究總的來說可分為基于信息論準則的迭代估計方法和基于統(tǒng)計學的代數(shù)方法兩大類,從原理上來說,它們都是利用了源信號的獨立性或非高斯性。
前言
縮略語
第1章 緒論
1.1 盲信號分離問題
1.2 獨立分量分析的問題描述及分析思路
1.3 ICA的發(fā)展及研究現(xiàn)狀
1.4 本書主要研究工作及章節(jié)安排
第2章 ICA應(yīng)用涉及的相關(guān)理論
2.1 引言
2.2 統(tǒng)計基本理論
2.3 信息論的基本知識
2.4 獨立性度量準則
2.5 人工智能的相關(guān)基礎(chǔ)理論
2.6 本章小結(jié)
第3章 ICA的算法原理
3.1 引言
3.2 主分量分析及ICA預(yù)處理
3.3 Infomax算法原理
3.4 FastICA算法原理
3.5 基于ICA算法的混合信號分離試驗
3.6 本章小結(jié)
第4章 ICA在人臉識別中的應(yīng)用
4.1 人臉識別概述
4.2 基于PCA的人臉圖像特征提取
4.3 基于ICA的人臉圖像特征提取
4.4 人臉圖像的識別試驗
4.5 本章小結(jié)
第5章 ICA在駕駛艙混合信號分離中的應(yīng)用
5.1 引言
5.2 基于Python的仿真試驗與性能分析
5.3 駕駛艙混合信號盲分離試驗
5.4 本章小結(jié)
附錄1 FastICA參考Matlab程序
附錄2 FastICA參考Python程序
參考文獻