混合光谱曲线的Fast ICA盲源解混及影响因子研究

1

作者 戴佳乐 汪金花 +2 位作者 李孟倩 韩秀丽 缪若梵 《光谱学与光谱分析》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2024年第5期1312-1320,共9页

混合物高光谱分析是矿物无损检测的关键技术。文中将混合物350~2500 nm区间光谱反射率变化看作时域变化的一维序列信号,将混合物光谱分离转变为时域信号的盲源分离问题。为了分析混合光谱解混速度和准确度的影响因子,采用Fast ICA数学... 混合物高光谱分析是矿物无损检测的关键技术。文中将混合物350~2500 nm区间光谱反射率变化看作时域变化的一维序列信号,将混合物光谱分离转变为时域信号的盲源分离问题。为了分析混合光谱解混速度和准确度的影响因子,采用Fast ICA数学模型对混合物实测高光谱反射曲线进行了盲源解混试验,从解混过程的白化方式、初始权阵,源光谱高斯性3个方面分析了光谱解混的结果,为混合物光谱检测的后期分析提供了研究基础。选取化学纯氧化铜和氧化亚铜混合物、碱式碳酸铜和氢氧化铜混合物为试验对象,采用解混性能指数PI、光谱均方根误差和光谱角距离作为评价指标,开展了源光谱高斯性与g函数、ZCA和PCA白化方式、及单位权、随机权、指定权3种初始权对解混光谱结果影响的对比实验。实验结果表明:Fast ICA算法在未知混合矿物高光谱先验信息的基础上,能够有效分离出混合物组分源光谱,样本分离精度PI值均小于0.18,光谱盲源解混的效果显著。解混后光谱曲线与源光谱曲线在特征趋势上保持一致,具有相同的吸收位置和特征峰,但是存在一定尺度的差异。另外,源光谱的高斯性与解混g函数的选取会直接影响解混结果,亚高斯区间曲线分离精度优于超高斯部分。依据高斯性进行分段解混结果的吸收特征会更加突出,与源光谱反射率数值差异也随之增大;光谱预处理的白化方式会对解混结果精度产生微小影响,经过ZCA白化后解混结果的分离精度、光谱的准确度均略高于PCA白化;在Fast ICA模型3种初始权解混结果对比发现,以初次迭代结果计算的指定权进行迭代解混时,其分离精度、解混准确度及解混时间均为最佳,解混过程更易收敛。结果表明,根据全波段高斯性来选取g函数解混效果最优,分离指数PI小于0.14,光谱角距离在0.1左右,ZCA白化比PCA白化对解混光谱的影响更小,ZCA白化后的两组混合物解混的分离指数在0.1左右,而PCA白化的分离指数PI均高于0.13,当指定权作初始权时有助于提高牛顿迭代中收敛速度,使解混光谱更接近组分已知光谱,指定权的解混时间低于0.2 s,其他两种定权方式均在0.3 s以上。 展开更多

关键词 混合光谱解混 fast ica盲源解混 高斯性 白化 初始权

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基于改进Fast-ICA的电能质量谐波检测 被引量：10

2

作者 王继 王年 +2 位作者 汪炼 沈玲 庄振华 《电力系统保护与控制》 EI CSCD 北大核心 2010年第18期126-130,共5页

独立分量分析是利用信号的高阶统计量快速准确地实现信号分离和恢复。提出一种改进快速分离算法检测电能质量谐波的方法。在介绍了快速分离算法基本原理的基础上对牛顿迭代法进行了改进,减少了迭代次数,提高了收敛速度;依据负熵极大的... 独立分量分析是利用信号的高阶统计量快速准确地实现信号分离和恢复。提出一种改进快速分离算法检测电能质量谐波的方法。在介绍了快速分离算法基本原理的基础上对牛顿迭代法进行了改进,减少了迭代次数,提高了收敛速度;依据负熵极大的独立性准则实现谐波信号的盲分离,再进行幅值修正以实现对真实信号的估计;对分离修正后的信号进行FFT分析,得到幅值和频率,进而实现对谐波的检测。仿真实验结果表明了该算法在检测精度和运行效率上都有所提高。 展开更多

关键词 盲源分离 独立分量分析 fast-ica 电能质量 谐波

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基于八阶收敛牛顿迭代的Fast-ICA改进算法 被引量：7

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作者 陈梦 何选森 《计算机工程与应用》 CSCD 北大核心 2017年第11期178-181,251,共5页

解决盲源分离问题(BSS)最常用的方法是独立分量分析方法(ICA),快速独立分量分析方法(Fast-ICA)是目前广泛使用的独立分量分析方法。传统的Fast-ICA算法利用了二阶收敛的牛顿迭代方法进行优化,为了加快算法的收敛速度,提高算法的运行效率... 解决盲源分离问题(BSS)最常用的方法是独立分量分析方法(ICA),快速独立分量分析方法(Fast-ICA)是目前广泛使用的独立分量分析方法。传统的Fast-ICA算法利用了二阶收敛的牛顿迭代方法进行优化,为了加快算法的收敛速度,提高算法的运行效率,利用八阶收敛的牛顿迭代方法对Fast-ICA算法进行优化,通过仿真验证了基于八阶收敛的Fast-ICA算法与传统的Fast-ICA和五阶收敛的Fast-ICA算法在分离性能上基本相同,但其具有更少的迭代次数和更快的收敛速率。 展开更多

关键词 盲源分离(BSS) 独立分量分析(ica) 快速独立分量分析(fast-ica) 八阶收敛牛顿迭代

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FSS-kernel与FastICA融合的盲源分离算法研究 被引量：1

4

作者 汪道德 何鹏举 龙莉莉 《计算机工程与应用》 CSCD 北大核心 2015年第2期209-212,270,共5页

Fast ICA算法有着比传统ICA算法更快、更稳健的收敛速度,但由于其选用的非线性函数不能很好地符合源信号的统计特性,恢复结果并不理想。针对该问题,提出了一种有限支持样本核函数(FSS-kernel)与Fast ICA融合的盲源分离算法。该方法是通... Fast ICA算法有着比传统ICA算法更快、更稳健的收敛速度,但由于其选用的非线性函数不能很好地符合源信号的统计特性,恢复结果并不理想。针对该问题,提出了一种有限支持样本核函数(FSS-kernel)与Fast ICA融合的盲源分离算法。该方法是通过FSS-kernel算法估计得出源信号概率密度函数,结合Fast ICA算法,实现混合信号的盲分离。仿真结果表明,该方法能够有效地完成混叠信号的分离,通过与传统ICA算法及Fast ICA算法比较,证明了该方法具有更高的分离精度和自适应能力。 展开更多

关键词 快速独立分量分析(fast ica)算法 有限支持样本核函数(FSS-kernel)算法 盲源分离 算法融合

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基于有理非线性函数的Fast-ICA算法 被引量：3

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作者 何安玲 何选森 《计算机工程与应用》 CSCD 北大核心 2018年第1期251-255,270,共6页

利用Fast-ICA算法进行超高斯信源盲分离时,计算其目标函数所选取的非线性函数主要是双曲正切函数(tanh)和高斯函数(gauss)。由于tanh和gauss函数的计算负担较大,从而增加了分离混合信号的运行时间。为了提高Fast-ICA算法的收敛速度,提... 利用Fast-ICA算法进行超高斯信源盲分离时,计算其目标函数所选取的非线性函数主要是双曲正切函数(tanh)和高斯函数(gauss)。由于tanh和gauss函数的计算负担较大,从而增加了分离混合信号的运行时间。为了提高Fast-ICA算法的收敛速度,提出两个有理非线性函数用于代替tanh和gauss,使得改进的Fast-ICA算法在提高计算速度的同时保持或提高信号的分离性能。仿真实验验证了改进算法的有效性。 展开更多

关键词 盲源分离(BSS) 独立分量分析(ica) 快速独立分量分析(fast-ica) 有理非线性函数 切比雪夫-帕德逼近

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基于改进FAST-ICA算法的GIS混合局部放电信号分离方法研究 被引量：4

6

作者 郑祥 刘鑫 朱宁宁 《电子测量技术》 2020年第21期164-167,共4页

针对气体绝缘组合电器(GIS)在运行时,其内部可能存在多个绝缘缺陷,导致相关局放传感器采集到混合局放信号,进而影响后续故障类型识别工作的问题,提出了一种在原有传统FAST-ICA算法的基础上,引入幅度修正系数的改进FAST-ICA盲源分离算法... 针对气体绝缘组合电器(GIS)在运行时,其内部可能存在多个绝缘缺陷,导致相关局放传感器采集到混合局放信号,进而影响后续故障类型识别工作的问题,提出了一种在原有传统FAST-ICA算法的基础上,引入幅度修正系数的改进FAST-ICA盲源分离算法,用于将两混合的GIS局放信号分离,同时克服了传统盲源分离算法存在的幅度及正负号不确定问题。最后使用相似系数和幅度相对误差两种参数对算法的分离性能和抗干扰性能进行测试,测试结果显示该算法对于信噪比大于5 dB的白噪声具有较好的抗干扰能力,分离信号的相似系数均在0.89以上,幅度相对误差均在10%以下。实验表明该方法能够对混合局放信号进行有效分离,并具有一定的抗噪能力,为相关工作人员评估设备运行状态,安排检修周期提供了重要参考依据。 展开更多

关键词 气体绝缘组合电器 混合局放信号 改进fast-ica算法 盲源分离

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基于语音信号稀疏性的FDICA初始化和后处理方法 被引量：3

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作者 马峰 张宁 戴礼荣 《数据采集与处理》 CSCD 北大核心 2012年第2期210-217,共8页

目前解决语音信号盲源分离(Blind source separation,BSS)的两大类方法分别为频域独立成分分析(Frequency domain independent component analysis,FDICA)和基于稀疏性的时频掩蔽(Time frequency masking,TFmasking)。为此将两类方法优... 目前解决语音信号盲源分离(Blind source separation,BSS)的两大类方法分别为频域独立成分分析(Frequency domain independent component analysis,FDICA)和基于稀疏性的时频掩蔽(Time frequency masking,TFmasking)。为此将两类方法优点相结合,利用TFmasking方法的结果,对FDICA做初始化,在加快FDICA收敛速度的同时也避免了次序不确定性问题。此外还提出了一种新的基于语音稀疏性FDICA的BSS后处理方法;基于局部最小比例控制(Local minimum ratio contr01led,LMRC)谱减法,比常规的TF masking、雏纳滤波等后处理方法,能够更有效地控制音乐噪声,提高分离性能。合成数据和实际采集数据的实验结果验证了所提方法的有效性。 展开更多

关键词 盲源分离 独立成分分析 时频掩蔽 局部最小比例控制谱减法

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基于快速ICA的复杂路径下滚棒轴承外圈划伤故障特征提取 被引量：6

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作者 王立炜 栾孝驰 +1 位作者 沙云东 袁琳 《机械设计与制造》 北大核心 2021年第12期77-81,87,共6页

针对航空发动机复杂路径下轴承故障难识别的问题,提出了基于快速独立分量分析的盲源分离理论与包络谱分析方法相结合的轴承故障诊断方法。为了模拟故障轴承振动信号的复杂传递路径,设计并加工了花键衬套连接方式、双层轴承结构的多层复... 针对航空发动机复杂路径下轴承故障难识别的问题,提出了基于快速独立分量分析的盲源分离理论与包络谱分析方法相结合的轴承故障诊断方法。为了模拟故障轴承振动信号的复杂传递路径,设计并加工了花键衬套连接方式、双层轴承结构的多层复杂传递路径轴承故障膜拟实验台。在该实验台上开展了多工况下的滚棒轴承典型故障实验,应用本文提出的轴承故障诊断方法对轴承外圈划伤故障进行了深入分析处理,并将其与传统频谱分析及包络谱分析结果相比较。分析结果表明:盲源分离包络谱分析方法对复杂路径下滚棒轴承外圈故障诊断十分有效,诊断效果明显优于传统轴承故障诊断分析方法。 展开更多

关键词 复杂路径 滚棒轴承 快速独立分量 盲源分离 包络变换

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基于快速独立成分分析的RoQ攻击检测方法 被引量：10

9

作者 荣宏 王会梅 +1 位作者 鲜明 施江勇 《电子与信息学报》 EI CSCD 北大核心 2013年第10期2307-2313,共7页

降质服务(Reduction of Quality,RoQ)攻击比传统的拒绝服务攻击(Denial of Service,DoS)攻击更具有隐秘性和多变性,这使得检测该攻击十分困难。为提高检测准确率并及时定位攻击源,该文将攻击流量提取建模为一个盲源分离过程,提出了基于... 降质服务(Reduction of Quality,RoQ)攻击比传统的拒绝服务攻击(Denial of Service,DoS)攻击更具有隐秘性和多变性,这使得检测该攻击十分困难。为提高检测准确率并及时定位攻击源,该文将攻击流量提取建模为一个盲源分离过程,提出了基于快速ICA(Independent Component Analysis)的攻击流特征提取算法,从若干观测网络和终端设备中分离出RoQ攻击流,然后提取表征攻击流的特征参数。接着设计了一种基于支持向量机的协同检测系统和检测算法,通过用已标记的有攻击和无攻击的样本训练SVM分类器,最终实现RoQ攻击的检测。仿真结果表明该方法能够有效检测并定位伪造IP地址的RoQ攻击,检测率达到90%以上,而选取合适的ICA参数会提高检测效果。 展开更多

关键词 网络安全 降质服务攻击 盲源分离 快速独立成分分析 特征提取

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基于互信息最小化盲源分离准则的电压闪变检测方法 被引量：6

10

作者 国添栋 王祁 《电力系统保护与控制》 EI CSCD 北大核心 2011年第1期57-61,共5页

为了准确测量电网电压闪变的参数,提出了一种新的基于最小化互信息准则的盲源分离方法。将含有电压闪变的混合信号视为盲信号,对采样得到的混合信号序列分别延时若干点,构造输入信号矩阵,基于互信息最小化盲源分离准则,用Fast-ICA算法... 为了准确测量电网电压闪变的参数,提出了一种新的基于最小化互信息准则的盲源分离方法。将含有电压闪变的混合信号视为盲信号,对采样得到的混合信号序列分别延时若干点,构造输入信号矩阵,基于互信息最小化盲源分离准则,用Fast-ICA算法从混合信号中分离出闪变的包络波形,再进行频率和幅值的计算,就可得到短时闪变值。设计了由信号发生电路、功率放大电路及采样电路等组成的实验电路,实验结果表明此方法对平稳和瞬时闪变信号的幅值、频率测量精度高,特别是在含非整次调制谐波时,优于传统的快速傅里叶变换算法,取得了较好的效果。 展开更多

关键词 盲源分离 电能质量 电压闪变 调幅波包络 fast-ica算法

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盲源分离用于次级声反馈控制的探讨 被引量：2

11

作者 高建勇 《现代电子技术》 2006年第22期74-76,共3页

介绍一种用于盲源信号分离的快速独立分量分析算法(FastICA),尝试把该算法用于自适应有源噪声控制(AANC)系统中次级声反馈的控制。仿真试验结果表明,可以较好地从混合信号中分离出初级噪声源和次级反馈声源,将分离出的初级噪声源作为控... 介绍一种用于盲源信号分离的快速独立分量分析算法(FastICA),尝试把该算法用于自适应有源噪声控制(AANC)系统中次级声反馈的控制。仿真试验结果表明,可以较好地从混合信号中分离出初级噪声源和次级反馈声源,将分离出的初级噪声源作为控制系统的参考信号,能在较宽频带范围内(尤其是能量比较集中的低频部分)提高系统的消噪性能。 展开更多

关键词 盲信号分离 fastica AANC 次级声反馈控制

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MIMO型RFID的传感标签盲源分离防碰撞算法

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作者 刘东洋 佐磊 +2 位作者 何怡刚 尹强 李亚 《传感器与微系统》 CSCD 2017年第9期153-156,共4页

针对传感标签密集的多输入多输出型射频识别(MIMO-RFID)系统中标签同时响应导致一系列的碰撞问题,提出了一种并行识别传感标签的欠定盲分离的防碰撞算法(BFast-ICA)。在快速独立分量分析(Fast-ICA)算法的基础上,采用更高阶次的迭代方法... 针对传感标签密集的多输入多输出型射频识别(MIMO-RFID)系统中标签同时响应导致一系列的碰撞问题,提出了一种并行识别传感标签的欠定盲分离的防碰撞算法(BFast-ICA)。在快速独立分量分析(Fast-ICA)算法的基础上,采用更高阶次的迭代方法,实现碰撞传感标签信号的欠定盲分离。在分离性能和吞吐量两个方面进行性能仿真,实验结果表明:改进的防碰撞算法能够更快地分离传感标签信号;在阅读器天线数目相同的情况下,最大吞吐量比当前的盲分离标签防碰撞算法提高了40%以上。 展开更多

关键词 多输入多输出型射频识别 传感标签 防碰撞 欠定盲源分离 快速独立分量分析

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航空发动机振动信号盲分离研究

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作者 冯冰 马建仓 +1 位作者 程存虎 赵述元 《航空制造技术》 2009年第3期85-88,共4页

根据航空发动机振源信号的相互独立性,阐述了利用盲分离技术对航空发动机振动信号进行分离的原理和实现。利用Fast ICA算法对某型涡轮风扇发动机转子产生的振动信号进行了盲分离实践。

关键词 航空发动机 盲分离 fast ica 振动分析

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