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基于PCI-5616采集系统的车辆音频信号特征分析与研究

作　者: 郭丁溢
导　师: 刘增力
学　校: 昆明理工大学
专　业: 电子与通信工程
关键词: 车辆音频信号 数据采集 LPCC MFCC 语谱图 EMD
分类号: TN912.3
类　型: 硕士论文
年　份: 2013年
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内容摘要


随着交通事业的蓬勃发展,作为交通主要组成部分的车辆也日益受到人们的关注。车辆的音频信号可以反映车辆的很多特征信息,但目前对于车辆音频信号的研究较少。车辆音频信号和语音信号相比,振源位置较为分散,但两者均为媒体振动形式,有很多相近的特性,所以本文采用语音信号处理的理论和技术对车辆音频信号进行分析和研究。本文首先对PCI-5616高速数据采集系统进行学习和实际应用。学习了噪声传感器、噪声模块、抗混叠滤波放大器和PCI-5616高速数据采集卡,并用该系统采集音频信号进行分析处理,继而用该系统采集了大量的车辆音频信号,再利用窗函数、小波等理论,对音频信号进行了加窗、去噪等预处理。然后在时域、频域和时、频域对车辆音频信号进行特征分析和研究。在时域,分析了信号的短时能量、短时过零率、短时自相关和基音周期；在频域,建立了车辆音频信号的产生模型,对车辆音频信号进行了倒谱分析；在时、频域,对车辆音频信号进行了语谱图分析,并对基于EMD改进的MFCC参数提取算法进行了分析,经仿真实验,得到了车辆音频信号的短时能量、基音周期、LPCC参数、MFCC参数、语谱图和基于EMD改进的MFCC参数,并对这些特征进行了深入地研究。最后,将提取的部分特征应用于车型识别。通过对隐马尔可夫模型的学习,详述了基于车辆音频信号进行车型识别的流程方案和车型识别模型,利用已提取的LPCC参数、MFCC参数和基于EMD改进的MFCC参数,经过实验仿真,得到了良好的效果。

全文目录


摘要  3-4
ABSTRACT  4-7
第一章 绪论  7-13
  1.1 引言  7-8
  1.2 课题发展现状  8-11
    1.2.1 车辆的检测技术  8-9
    1.2.2 ITS领域中声音的识别技术  9-10
    1.2.3 音频信号的建模与特征  10-11
    1.2.4 模式识别技术  11
  1.3 本文主要内容  11-13
第二章 音频信号采集与预处理  13-33
  2.1 车辆音频信号介绍  13-17
    2.1.1 车辆音频信号的产生原因与特点  13-14
    2.1.2 影响测量的因素  14-15
    2.1.3 与语音信号的区别  15-17
  2.2 信号采集系统  17-28
    2.2.1 噪声模块和噪声传感器  17-20
    2.2.2 抗混滤波放大器  20-22
    2.2.3 PCI-5616高速数据采集卡  22-28
  2.3 车辆音频信号采集方案  28-30
  2.4 预处理  30-32
    2.4.1 窗函数的选择  30
    2.4.2 小波去噪  30-31
    2.4.3 仿真实验  31-32
  2.5 小结  32-33
第三章 车辆音频信号特征提取的研究  33-65
  3.1 时域特征提取方法与仿真实验  33-40
    3.1.1 音频短时能量  33-34
    3.1.2 音频短时平均过零率  34-36
    3.1.3 基音周期估计  36-40
  3.2 频域特征提取方法与仿真实验  40-48
    3.2.1 倒谱特征提取与研究  40-42
    3.2.2 LPCC参数的特征提取与仿真实验  42-45
    3.2.3 MFCC参数的特征提取与仿真实验  45-48
  3.3 语谱图分析  48-54
    3.3.1 语谱图的分析  48-49
    3.3.2 车辆音频信号的仿真实验  49-54
  3.4 基于EMD改进的MFCC参数特征提取算法  54-63
    3.4.1 Hilbert-Huang变换  54-57
    3.4.2 基于EMD的特征提取与仿真实验  57-63
  3.5 小结  63-65
第四章 车辆分类识别的方法研究  65-75
  4.1 隐马尔可夫模型  65-68
    4.1.1 数学描述  65-66
    4.1.2 基本算法  66-68
  4.2 车型识别方案  68-70
    4.2.1 识别模型结构  68-70
    4.2.2 识别步骤  70
  4.3 实验仿真与结果  70-73
    4.3.1 特征值选择  70-73
    4.3.2 分类识别  73
  4.4 小结  73-75
第五章 总结与展望  75-79
  5.1 总结  75-76
  5.2 展望  76-79
致谢  79-81
参考文献  81-85
附录  85

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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
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