.BỘ TÀI NGUYÊN VÀ M

TRƯỜNG ĐẠI HỌC TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƯỜNG HÀ NỘI

BỘ TÀI NGUYÊN VÀ

KHOA CÔNG NGHỆ THÔNG TIN

HÀ THỊ NHUNG

XỬ LÝ TÍN HIỆU MÙ VÀ ỨNG DỤNG

HÀ NỘI - 2016


TRƯỜNG ĐẠI HỌC TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƯỜNG HÀ NỘI
KHOA CÔNG NGHỆ THÔNG TIN

HÀ THỊ NHUNG

XỬ LÝ TÍN HIỆU MÙ VÀ ỨNG DỤNG

Chuyên ngành : Công nghệ thông tin
Mã ngành

: D480201

NGƯỜI HƯỚNG DẪN: ThS. TRẦN MẠNH TRƯỜNG

HÀ NỘI - 2016

LỜI CAM ĐOAN
Tôi xin cam đoan đây là sản phẩm nghiên cứu của bản thân, được xuất
phát từ yêu cầu bài toán phát sinh trong công việc để hình thành hướng
nghiên cứu được thực hiện dưới sự hướng dẫn của giáo viên hướng dẫn. Mọi
sự tham khảo sử dụng trong đồ án đều được trích dẫn các nguồn tài liệu trong
báo cáo và danh mục tài liệu tham khảo. Các sao chép không hợp lệ, vi phạm
quy chế của nhà trường, tôi xin hoàn toàn chịu trách nhiệm.
Hà Nội, ngày tháng năm 2016
Tác giả đồ án
HÀ THỊ NHUNG


LỜI CẢM ƠN
Đầu tiên em xin gửi lời cảm ơn sâu sắc đến thầy Ths.Trần Mạnh Trường,
thầy đã trực tiếp hướng dẫn và giúp đỡ em rất nhiều trong thời gian thực tập
cũng như làm báo cáo này.
Em cũng xin gửi lời cảm ơn đến thầy Ts.Hà Mạnh Đào, Trưởng khoa
Công nghệ thông tin đồng thời cũng là giáo viên chủ nhiệm của lớp em, cùng
các thầy cô giáo trong Khoa đã nhiệt tình giúp đỡ em trong quá trình học tập
tại trường.
Cuối cùng, em xin gửi lời cảm ơn chân thành tới gia đình và bạn bè đã
luôn giúp đỡ, động viên và tạo điều kiện tốt nhất cho em trong suốt quá trình
học tập cũng như trong cuộc sống.
Vì năng lực có hạn nên bài báo cáo của em còn nhiều hạn chế và không
thể tránh khỏi những thiếu sót, mong thầy cô và các bạn có những ý kiến đóng
góp để em có thể hoàn thiện và phát triển đề tài hơn.
Em xin chân thành cảm ơn!
Hà Nội, ngày tháng


năm 2016

Sinh viên thực hiện
Hà Thị Nhung


MỤC LỤC
LỜI CẢM ƠN
DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT
MỞ ĐẦU
1. Lý do chọn đề tài tốt nghiệp ....................................................................... 1
2. Đối tượng, phạm vi và phương pháp thực hiện đề tài tốt nghiệp ................. 1
3. Mục tiêu và nội dung của đề tài .................................................................. 2
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ XỬ LÝ TÍN HIỆU MÙ .......................... 3
1.1. Tổng quan về xử lý tín hiệu mù ............................................................... 3
1.2. Mô hình bài toán ..................................................................................... 4
1.3. Dạng bài toán thường gặp ........................................................................ 7
1.3.1. Nguồn đầu vào ..................................................................................... 7
1.3.2. Tín hiệu đầu vào nhiều hơn tín hiệu đầu ra ........................................... 7
1.3.3. Tín hiệu đầu vào ít hơn tín hiệu đầu ra.................................................. 7
1.3.4. Tín hiệu đầu vào nhiều hơn tín hiệu đầu ra ........................................... 8
1.4. Dạng tín hiệu ........................................................................................... 8
1.4.1. Có tín hiệu nhiễu .................................................................................. 8
1.4.2. Không có tín hiệu nhiễu........................................................................ 8
1.4.3. Dựa vào yêu cầu của đề bài .................................................................. 9
CHƯƠNG 2: CƠ SỞ TOÁN HỌC ............................................................ 10
2.1. Ma Trận ................................................................................................. 10
2.1.1. Định nghĩa .......................................................................................... 10
2.1.2. Các loại ma trận đặc biệt .................................................................... 10
2.1.3. Các phép toán trên ma trận ................................................................. 11

2.1.4. Ma trận nghịch đảo ............................................................................. 12
2.1.5. Vector riêng, trị riêng ........................................................................ 14


2.2 Xác suất thống kê .................................................................................. 16
2.2.1 Độc lập thống kê.................................................................................. 16
2.2.2. Hiệp phương sai ................................................................................. 16
2.2.3. Phân bố Gaussian ............................................................................... 17
2.3 Hàm giá ................................................................................................. 19
2.4 Xử lý tín hiệu số ..................................................................................... 19
2.4.1 Tín hiệu và hệ thống rời rạc ................................................................. 19
2.4.2 Biến đổi Fourier rời rạc ....................................................................... 25
2.4.3 Biến đổi Fourier nhanh ........................................................................ 26
CHƯƠNG 3: THUẬT TOÁN ICA ............................................................ 27
3.1. Trắng hóa .............................................................................................. 27
3.2.Thuật toán PCA=>ICA ........................................................................... 29
3.2.1.Thuật toán PCA ................................................................................... 29
3.2.2. Đặc trưng và hạn chế .......................................................................... 30
3.3 Thuật toán ICA ...................................................................................... 30
3.3.1 Định nghĩa bài toán ICA ...................................................................... 30
3.3.2. Các điểm không xác định trong ICA. .................................................. 32
3.3.3. Sự độc lập thống kê ............................................................................ 32
3.3.4 Tiền xử lý ICA .................................................................................... 37
3.3.5. Ước lượng ICA................................................................................... 39
3.3.6. Đo tính phi Gaussian bằng Kurtosis.................................................... 40
3.3.7. Đo tính phi Gaussian bằng Negentropy .............................................. 41
3.4. Thuật toán FastICA ............................................................................... 42
3.4.1. FastICA cho một đơn vị...................................................................... 42
3.4.2. FastICA cho một số đơn vị ................................................................. 44
3.4.3. Khả năng cực đại của FastICA ........................................................... 45

3.4.4. Đặc trưng của FastICA ....................................................................... 46


CHƯƠNG 4: ỨNG DỤNG CỦA XỬ LÝ TÍN HIỆU MÙ TRONG THỰC
TẾ ................................................................................................................ 47
4.1.Tách âm.................................................................................................. 47
4.2. Ảnh ....................................................................................................... 49
4.3. Xử lý tín hiệu não .................................................................................. 51
KẾT LUẬN ................................................................................................. 55
TÀI LIỆU THAM KHẢO.......................................................................... 56