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【信号处理】基于ICA算法信号分离matlab源码

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1)对观测信号去均值是ICA算法最基本和最必须的预处理步骤,其处理过程是从观测中减去信号的均值向量,使得观测信号成为零均值变量。该预处理只是为了简化 ICA算法,并不意味着均值不能估计出来。

2)一般情况下所获得的数据都具有相关性,通常都要求对数据进行初步的白化或球化处理,因为白化处理可去除各观测信号之间的相关性,从而简化后续独立分量的提取过程。通常情况下,数据进行白化处理与不对数据进行白化处理相比,算法的收敛性较好,有更好的稳定性。

3)对多个独立分量的估计,需要将最大非高斯性的方法加以扩展。对应于不同独立分量的向量在白化空间中应是正交的,算法第6步用压缩正交化保证分离出来的是不同的信号,但是该方法的缺点是第1个向量的估计误差会累计到随后向量的估计上。

简单地说快速ICA算法通过三步完成:首先,对观测信号去均值;然后,对去均值后的观测信号白化处理;前两步可以看成是对观测信号的预处理,通过去均值和白化可以简化ICA算法。最后,独立分量提取算法及实现流程见流程图。

FastICA算法的方法输出向量,在排列顺序的时候可能出现颠倒和输出信号幅度发生变化。这主要是由于ICA的算法存在2个内在的不确定性导致的:

1)输出向量排列顺序的不确定性,即无法确定所提取的信号对应原始信号源的哪一个分量;

2)输出信号幅度的不确定性,即无法恢复到信号源的真实幅度。

但由于主要信息都包含在输出信号中,这2种不确定性并不影响其应用。


   
  1. clear all
  2. %% --------------------------------- Set Parameters
  3. N = 1; %The number of observed mixtures
  4. Ns = 2; %The number of independent sources
  5. Ls = 1000; %Sample size, i.e.: number of observations
  6. finalTime = 40*pi; %Final sample time ( s)
  7. initialTime = 0; %Initial sample time ( s)
  8. %% --------------------------------- Generating Data for SSA-ICA
  9. Amix = rand(N,Ns); %Amix is a random N x Ns mixing matrix
  10. timeVector = initialTime:(finalTime-initialTime)/(Ls- 1):finalTime; %Vector of time coordinates
  11. source1 = sin( 1.1*timeVector); %Independent source component 1, sin(a * t)
  12. source2 = cos( 0. 25*timeVector); %Independent source component 2, cos(b * t)
  13. S = [source1;source2]; %Source Matrix
  14. figure
  15. plot(timeVector,source1) %Plotting the N independent sources vs. time
  16. xlabel( 'time (s)')
  17. ylabel( 'Signal Amplitude')
  18. legend( 'source 1')
  19. figure
  20. plot(timeVector,source2) %Plotting the N independent sources vs. time
  21. xlabel( 'time (s)')
  22. ylabel( 'Signal Amplitude')
  23. legend( 'source 2')
  24. Yobs = Amix*S; %Matrix consisting of M samples of N observed mixtures
  25. figure
  26. plot(timeVector,Yobs) %Plotting the observed signal vs. time
  27. xlabel( 'time (s)')
  28. ylabel( 'Signal Amplitude')
  29. legend( 'observed signal')
  30. %% --------------------------------- Call SSA-ICA algorithm
  31. M = 200;
  32. Sest = SSA_ICA(Yobs,Ns,M);
  33. %% --------------------------------- Show results
  34. figure
  35. plot(timeVector, Sest( 1,:))
  36. xlabel( 'time (s)')
  37. ylabel( 'Signal Amplitude')
  38. legend( 'Source Estimation 1')
  39. figure
  40. plot(timeVector, Sest( 2,:))
  41. xlabel( 'time (s)')
  42. ylabel( 'Signal Amplitude')
  43. legend( 'Source Estimation 2')

完整代码添加QQ1575304183


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