具有延迟的未知数目稀疏源盲混合信道估计方法.docVIP

具有延迟的未知数目稀疏源盲混合信道估计方法 付　宁，彭喜元，张毅刚 （哈尔滨工业大学自动化测试与控制哈尔滨150080） 摘　要：在具有延迟的稀疏源盲分离中,混合信道的估计是一个关键组成部分，其估计精度直接影响到源信号的估计精度盲源分离变换 TN911　　文献标识码：A　　国家标准学科分类代码：510.40 Mixing model recovery in blind delayed sparse source separation withunknown source number Fu Ning, Peng Xiyuan, Zhang Yigang （Department of Automatic Test and Control, Harbin Institute of Technology, Harbin 150080, China）Abstract：Blind mixing model recovery is one of the most important steps in blind separation of delayed sparse sources, which has a direct effect on the recovery accuracy of the source signals. A novel method for mixing model recovery with unknown source number is presented. First, a new cluster validity index is proposed based on the line orientation clustering feature of the magnitude of the observation signals in time-frequency domain, and is applied to estimate the source number. At the same time, the densest line orientation in each cluster is detected through improved Hough transform to estimate the column vector of the attenuation matrix. Then, the delay matrix is estimated by using the feature of the phase differences between observation signals. Several experiments of sound sources demonstrate the effectiveness and practicality of our method. Key words：blind source separation; sparse signal; delayed source; cluster validity index; Hough transform 1　引　　言 近年来，建立在源信号稀疏特性基础之上的稀疏源盲分离，已成为继主成分分析、独立分量分析后在盲源分离（blind source separationBSS）领域内一个新的研究热点[1-7]。 本文考虑BSS的延迟混合模型，它比一般的瞬时混合模型更接近实际。针对这种混合模型，BSS的求解可分为盲信道估计（blind mixing model recovery，BMMR）和盲源恢复（lind source recovery，BSR）两步。第一步BMMR的目的是估计混合信道，包括信号的衰减参数和延迟参数；第二步BSR的目的是根据第一步估计出的混合信道求解源信号。本文主要研究第一步BMMR方法。 目前大多数BMMR方法都采用短时傅叶变换（short time fourier transform, STFT）将信号变换到时频域再进行估计[1-6]。利用信号在时频域中的稀疏特性，一些研究者提出了很多有效的BMMR方法，但也存在很多问题。其中，DUET方法[3]要求源信号在整个时频域中近似满足W-错位正交性，条件苛刻；P. Bofill的方法需设置过多的参数，并且仅适用于两传感器情形，适用范围小；R. Saab构造了关于衰减参数和延迟参数的特征向量，采用K-means聚类算法同时估计衰减参数和延迟参数，但由于这两种参数的尺度不统一，其估计精度不高；S. Araki提出了更加灵活的特征向量构造方法，有效解决了R. Saab方法的尺度不统一问题，但需设置过多的参数，实用性不强。并且，目前大