当混合信号的数量小于源信号的数量时,可以应用 ICA 吗?

信息处理 伊卡 源分离
2022-01-04 12:28:31

我指的是以下论文:使用视频成像和盲源分离的非接触式自动心脏脉冲测量

在上述文章中,作者能够从 RGB 分量中提取心脏脉冲信号。我尝试将过程可视化如下。

R' = R + cardiac pulse
G' = G + cardiac pulse
B' = B + cardiac pulse

R'、G'和B'是相机观察到的颜色分量。R、G、B 是一个人的颜色分量,假设他没有任何心脏脉搏。

似乎我们将有 4 个来源(R、G、B、心脏脉冲)。我们现在尝试通过使用 ICA 从 3 个混合信号(R'、G'、B')中获得 4 个源(心脏脉冲)中的 1 个。

是否有意义?我错过了一些技巧吗?或者,我是否对这个过程做出了错误的假设?

3个回答

你对这个过程做出了错误的假设。ICA中,混合物的数量必须至少与组件的数量一样多。您引用的论文实际上确实承认了这一点:

来自红色、绿色和蓝色传感器的这些观察到的信号表示为x1(t),x2(t)x3(t)分别是记录信号在时间点的幅度(面部区域中所有像素的平均值)t. 在传统的 ICA 中,可恢复源的数量不能超过观察的数量,因此我们假设三个潜在的源信号,表示为s1(t),s2(t)s3(t).

转换x_i^'=(x_i-\mu_i)/\sigma_i只是数据的中心化和球形化,我在本网站的另一个答案中对此进行了解释。


本文考虑的案例是无噪声 ICA 模型和有噪声 ICA。换句话说,休息时考虑的心率测量(不是您建议的无脉模型)是 ICA 模型:

x(t)=As(t)

在哪里x是观察到的向量,s是基础分量向量和A是混合矩阵。

另一方面,运动时的心率测量可以被认为是

x(t)=As(t)+n(t)

在哪里n(t)是一个噪声向量(在这种情况下是运动)。

您可能还需要考虑主成分分析 (PCA) 或它的扩展,称为独立子空间分析,即 PCA,然后是 ICA。这些技术非常适合从单个观测信号中提取音高静止信号。我是一名音频专家,但过去曾与同事讨论过生物医学信号,并且来自单个观察的回忆心脏脉冲的特征非常好,因此将是使用 ISA 提取的合适来源。我用它来将鼓与完整的音乐复调分开非常有用。

当源多于传感器时,该问题被称为过度完整的 ICA 或未确定的 ICA。你可以谷歌那个。您的情况比一个传感器和两个源的情况更容易处理,如果您的模型确实正确,您已经知道混合矩阵。可能值得进一步研究。干杯