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语音增强技术研究

作　者: 李琴
导　师: 曾庆宁
学　校: 桂林电子科技大学
专　业: 信号与信息处理
关键词: 语音增强 麦克风阵 时频分析 时频原子分解 匹配追踪
分类号: TN912.35
类　型: 硕士论文
年　份: 2007年
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内容摘要


语音信号数字处理技术在人们日常生活中应用越来越广泛,而实际应用环境中背景噪声的存在,严重影响了这些技术的应用。如何有效的去除各种噪声,得到有用的语音信息就变得非常重要。语音增强作为一种预处理手段,不失为解决噪声污染的一种有效途径。语音增强技术正逐步走向实用,本文首先介绍了目前应用广泛的几种语音增强算法,并简述了其优缺点。传统语音增强多是基于单双麦克风的,麦克风阵能够利用空间信息,通过空间滤波器实现语音增强,麦克风阵语音增强已经成为一个研究热点。本文介绍了麦克风阵语音增强方法,研究了两个麦克风阵语音增强系统,并给出了实验结果。前面所有语音增强都是基于时域或者频域的,麦克风阵还利用了空域信息。本文提出了利用时频分析在时频域内进行语音增强研究的新思路,在研究了匹配追踪时频原子分解算法的基础上,提出了基于匹配追踪时频原子分解算法的语音增强方法。该方法先把信号分解为时频原子,然后根据语音信号和噪声在时频域内时频能量原子分布特点的不同,判断出噪声信号,从而尽可能的从带噪语音信号中提取出纯净语音信号,实现语音增强。通过实验和仿真数据,证明了该方法的有效性,同时也指出该方法的缺点,即因为在处理过程中涉及到信号分解和信号重组,所以时间复杂度较高,实时性不好。但该方法是基于时频域的,直观效果很明显,值得进一步的研究。本文还在研究时频分析阶段,深入研究了时频分析中非常重要的Wigner-Vill分布,利用矩阵分析中Hermite二次齐式标准化理论,给出了一种去除魏格纳交叉干扰项的新方法,并证明了此方法的可行性。最后,对本文的结果及结论进行了总结,并对今后的研究工作提出了自己的几点意见。

全文目录


摘要  3-4
ABSTRACT  4-8
第一章 绪论  8-15
  1.1 引言  8
  1.2 语音增强的发展历史  8-10
  1.3 麦克风阵语音增强技术简介  10-12
  1.4 时频分析  12-13
  1.5 本文的研究内容和特殊意义  13-15
    1.5.1 课题来源及意义  13
    1.5.2 本课题研究的主要内容和章节安排  13-15
第二章 语音增强算法研究  15-24
  2.1 引言  15
  2.2 谱减法语音增强技术  15-17
    2.2.1 基本原理  15-16
    2.2.2 谱减算法的失真与改进  16-17
  2.3 自适应滤波法语音增强技术  17-20
    2.3.1 基本理论和算法  17-19
    2.3.2 自适应噪声对消技术  19-20
  2.4 维纳滤波法语音增强技术  20-21
  2.5 短时对数谱幅度的MMSE 估计方法研究  21-23
  2.6 本章小结  23-24
第三章 麦克风阵语音增强方法研究  24-35
  3.1 引言  24
  3.2 麦克风阵固定波束形成语音增强方法  24-29
    3.2.1 波束形成  24-26
    3.2.2 麦克风阵DS 波束形成语音增强系统  26-27
    3.2.3 实验仿真  27-29
  3.3 麦克风阵自适应波束形成语音增强方法  29-33
    3.3.1 Frost 宽带波束形成  29-30
    3.3.2 麦克风阵自适应波束形成语音增强系统  30-32
    3.3.3 实验仿真  32-33
  3.4 其它麦克风阵语音增强方法  33-34
  3.5 本章小结  34-35
第四章 时频分析和魏格纳变换  35-47
  4.1 引言  35
  4.2 时频分析  35-40
    4.2.1 时频分析的必要性  35-37
    4.2.2 线性时频表示  37-39
    4.2.3 非线性时频表示  39-40
  4.3 魏格纳变换  40-42
  4.4 一种去除魏格纳交叉干扰项的新方法  42-46
    4.4.1 可行性分析  42-45
    4.4.2 仿真结果  45-46
  4.5 本章小结  46-47
第五章 一种基于匹配追踪时频原子分解算法的语音增强方法  47-63
  5.1 引言  47
  5.2 匹配追踪时频原子分解算法  47-53
    5.2.1 信号展开与内积  47-49
    5.2.2 匹配追踪信号展开  49-51
    5.2.3 匹配追踪时频表示  51-53
  5.3 基于匹配追踪时频原子分解算法的语音增强  53-62
    5.3.1 带噪语音中冲激噪声的滤除  54-57
    5.3.2 带噪语音中宽带噪声的滤除  57-60
    5.3.3 带噪语音中周期噪声的滤除  60-62
  5.4 本章小结  62-63
第六章 总结  63-64
致谢  64-65
参考文献  65-68

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中图分类: > 工业技术 > 无线电电子学、电信技术 > 通信 > 电声技术和语音信号处理 > 语音信号处理 > 语音增强
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