在斯坦福大学的Coursera的Andrew Ng的机器学习介绍性讲座中，他给出了以下一行Octave解决方案的鸡尾酒会问题，因为音频源由两个空间分离的麦克风记录：
[W,s,v]=svd((repmat(sum(x.*x,1),size(x,1),1).*x)*x’);
- 传统方法
独立成分分析ICA
独立分量分析（Independent Component Analysis，ICA）是将信号之间的独立性作为分离变量判据的方法。由Comon于1994年首次提出。Comon指出ICA方法可以通过某个对比函数（Contrast Function）的目标函数达到极大值来消除观察信号中的高阶统计关联，实现盲源分离。盲源分离被描述成在不知道传输通道特性的情况下，从传感器或传感器阵列中分离或估计原始源波形的问题。然而，对于某些模型，不能保证估计或提取的信号与源信号具有完全相同的波形，因此有时要求放宽到提取的波形是源信号的失真或滤波版本。
独立成分分析（Independent Component Analysis），最早应用于盲源信号分离（Blind Source Separation，BBS）。起源于“鸡尾酒会问题”，描述如下：在嘈杂的鸡尾酒会上，许多人在同时交谈，可能还有背景音乐，但人耳却能准确而清晰的听到对方的话语。这种可以从混合声音中选择自己感兴趣的声音而忽略其他声音的现象称为“鸡尾酒会效应”。
独立成分分析是从盲源分离技术发展而来的一种数据驱动的信号处理方法, 是基于高阶统计特性的分析方法。它利用统计原理进行计算，通过线性变换把数据或信号分离成统计独立的非高斯的信号源的线性组合。
主成分分析（PCA）是一种数据降维的方法，它与主成分分析有一些区别.
ICA的python实现
应用Python机器学习库SKlearn中的FastICA来演示信号分离并与PCA进行对比。
#coding:utf-8
import numpy as np
import matplotlib.pyplot as plt
from scipy import signal
from sklearn.decomposition import FastICA, PCA
# 生成观测模拟数据
np.random.seed(0)
n_samples = 2000
time = np.linspace(0, 8, n_samples)
s1 = np.sin(2 * time) # 信号源 1 : 正弦信号
s2 = np.sign(np.sin(3 * time)) # 信号源 2 : 方形信号
s3 = signal.sawtooth(2 * np.pi * time) # 信号源 3: 锯齿波信号
S = np.c_[s1, s2, s3]
S += 0.2 * np.random.normal(size=S.shape) # 增加噪音数据
S /= S.std(axis=0) # 标准化
# 混合数据
A = np.array([[1, 1, 1], [0.5, 2, 1.0], [1.5, 1.0, 2.0]]) # 混合矩阵
X = np.dot(S, A.T) # 生成观测信号源
# ICA模型
ica = FastICA(n_components=3)
S_ = ica.fit_transform(X) # 重构信号
A_ = ica.mixing_ # 获得估计混合后的矩阵
# PCA模型
pca = PCA(n_components=3)
H = pca.fit_transform(X) # 基于PCA的成分正交重构信号源
# 图形展示
plt.figure()
models = [X, S, S_, H]
names = ['Observations (mixed signal)',
'True Sources',
'ICA recovered signals',
'PCA recovered signals']
colors = ['red', 'steelblue', 'orange']
for ii, (model, name) in enumerate(zip(models, names), 1):
plt.subplot(4, 1, ii)
plt.title(name)
for sig, color in zip(model.T, colors):
plt.plot(sig, color=color)
plt.subplots_adjust(0, 0.1, 1.2, 1.5, 0.26, 0.46)
plt.show()
from sklearn.decomposition import FastICA
ica = FastICA(n_components=None, algorithm=’parallel’, whiten=True, fun=’logcosh’, fun_args=None, max_iter=200, w_init=None)
以上是 FastICA 模型通常所含的参数及其对应的默认值。 n_components: 指定使用元素的数目。 algorithm: {‘parallel’,’deflational’},指定 FastICA 使用哪种算法。 writen: True/False，是否进行白化处理。 fun: {‘logcosh’,’exp’,’cube’,..}，选择一种近似于计算负熵的目标函数，可自己定义函数。 fun_args: 指定目标函数所要用的参数。 max_iter: 指定拟合过程中最大的迭代次数。 w_init: 指定初始的混合矩阵。
1. 主成分分析假设源信号间彼此非相关，独立成分分析假设源信号间彼此独立。
2. 主成分分析认为主元之间彼此正交，样本呈高斯分布；独立成分分析则不要求样本呈高斯分布。
稀疏主成分分析Spars PCA
稀疏主成分分析即是为了解决这个问题而引进的一个算法。它会把主成分系数（构成主成分时每个变量前面的系数）变的稀疏，也即是把大多数系数都变成零，通过这样一种方式，我们就可以把主成分的主要的部分凸现出来，这样主成分就会变得较为容易解释。
实现主成分分析稀疏化，最终会转化为优化问题， 也即对本来的主成分分析（PCA）中的问题增加一个惩罚函数。 这个惩罚函数包含有稀疏度的信息。当然，最终得到的问题是NP-困难问题，为了解决它，我们就需要采用一些方法逼近这个问题的解。这也是不同稀疏主成分分析算法不同的由来。
非负矩阵分解NMF
NMF的基本思想可以简单描述为：对于任意给定的一个非负矩阵V，NMF算法能够寻找到一个非负矩阵W和一个非负矩阵H，使得满足 ，从而将一个非负的矩阵分解为左右两个非负矩阵的乘积。如下图所示，其中要求分解后的矩阵H和W都必须是非负矩阵。
参考：
https://zhuanlan.zhihu.com/p/142143151
https://www.cxymm.net/article/weixin_30446557/115847250
https://leoncuhk.gitbooks.io/feature-engineering/content/feature-extracting04.html