第 31 卷 第 5 期
2013年9月
应 用 科 学 学 报
JOURNAL OF APPLIED SCIENCES — Electronics and Information Engineering
Vol. 31 No. 5
Sept. 2013
DOI: 10.3969/j.issn.0255-8297.2013.05.007
采用孤立点检测的欠定混合矩阵盲辨识
董天宝
电子工程学院,合肥 230037
摘摘摘 要要要::: 研究欠定盲源分离中的混合矩阵估计问题,针对多源时频点对混合矩阵估计的影响,提取时频域单源点
用于混合矩阵估计,给出一种时频单源点检测方法. 针对时频单源点中孤立点对混合矩阵估计的影响,剔除单源点
中的孤立 点进一步提高混合矩阵的估计精度,应用减法聚类方法对剔除孤立点后的时频单源点进行聚类,实现了
源信号数目和混合矩阵的同时估计. 语音信号的仿真实验表明,与其他两种基于时 频单源点的欠定混合矩阵估计
算法相比,所提出的算法具有更高的估计精度和更好的鲁棒性.
关键词:欠定盲源分离;混合矩阵估计;孤立点;减法聚类
中图分类号:TP391 文章编号:0255-8297(2013)05-0481-07
Blind Identification of Underdetermined
Mixing Matrix Using an Outlier Detection Method
DONG Tian-bao
Electronic Engineering Institute, Hefei 230037, China
Abstract: This paper focuses on the mixing m atrix estimation in underdetermined blind source separation.
A method for detecting the single source points in the time-frequency (TF) domain is given to reduce the
effect of multiple source p oints in the TF domain. A method of outlier detection is used to remove outliers
in the single source points to improve accuracy of mixing matrix estimation. A subtractive clustering method
is used to cluster the single source points so that the number of sources and the mixing matrix are obtained
simultaneously. Experiments on speech signals show that the proposed algorithm can estimate the mixing
matrix with high accuracy and robustness as compared to the other two mixing matrix estimation algorithms
based on single source point detection in the TF domain.
Keywords: underdetermined blind source separation, mixing matrix estimation, outlier, subtractive clustering
盲源分离主要研究在混合 信道和源信号都未知的
情况下如何从观测信号中分离出源信号,已在许多领
域获得了广泛应用. 传感器的数目小于源信号数目时
的盲源分离称为欠定盲源分离,是近几年盲信号处理
领域的一个研究热点. 稀疏分量分析是解决欠定盲源
分离问题的主要方 法,通常采 取两步法,即首先估计
混合矩阵,然 后在混合矩阵已估计出来的基础上实现
源信号的分离. 与独立分量分析方法相似,混合矩阵
的估计精度直接影响后面的信号分离效果. 因此,研
究混合矩阵的估计问题是很有意义的.
目前,解决欠定混合矩阵估计的方法主要有两
种:一种是利用信号的稀疏性实现混合矩阵的估计,
另一种是基于张量分解 方法实 现混合矩阵的估计. 虽
然张量分解的方法对信号的稀疏性没有要求,但很难
估计高维混合矩阵. 第1种欠定混合矩阵估计方法又
可以分为两类:一类直接利用混合信号的稀疏表 示估
计混合矩阵
[1-3]
;另一类则先对稀 疏表 示的混合信号
进行预处理,检测出时频单源点,再用聚类的方法估
计欠定混合矩阵
[4-14]
. 文献 [1] 提出的 GeoICA 算法
就是直接使用混合信号估计混合矩阵;文献 [2] 也是
直接利用混合信号的,它 以混合拉普拉斯分布模型拟
合混合信号的分布,从而实现对混合矩阵的估计. 文
献 [3] 则根据稀疏表示的混合信号,通过构造一个非
线性代价函数并采用优化的方法估计混合矩阵. 而文
收稿日期:2012-02-10; 修订日期:2013-04-01
基金项目:国家自然科学基金(No.61272333);安徽省自然科学基金(No.1208085MF94)资助
作者简介:董天宝,博士,讲师,研究方向:盲信号处理,E-mail: dtb_1@163.com