自适应降噪系统的语音分离研究

对抑制干扰语音的自适应降噪系统(CTRANC)进行了语音分离算法的研究。利用CTRANC抑制干扰信号的特性及语音信号的短时稳定性,借助最优控制相关理论,得到了新的语音分离方法及其自适应滤波迭代步长的计算公式。实验结果表明在双话者的情况下,这种语音分离算法能够保证自适应语音分离系统具有良好的稳定性,较好的实时跟踪能力和收敛性能,且分离出来的语音具有令人满意的清晰度。     

基于话者状态检测的自适应语音分离方法的研究

提出了一种基于话者状态检测的语音分离算法。该算法对话者状态进行自动检测,并根据相应的状态对自适应滤波过程加以控制,以此对各路的声场传递函数进行估计,进而使混合的语音信号得到分离。仿真实验结果表明:与传统的输出信号互为参考的信号的分离算法相比,该算法克服了参考信号不纯导致自适应语音分离结果恶化的缺陷;该算法不需要人为地降低自适应滤波器的收敛速度,所以具有较快的收敛和跟踪性能;此外,该算法还具有运算量较小,实时性好等特点。     

互补型自适应滤波器在心磁信号处理中的应用

将心磁信号从干扰噪声中加以提取并有效地消除噪声干扰是心磁信号处理中尤为重要的环节 .从改进算法的角度出发，提出互补型自适应滤波器结构以实现心磁信号的消噪处理.该滤波器针对心磁这类非平稳信号进行设计，有效地解决了常规自适应滤波器应用于心磁信号处理时收敛速度和稳态误差的矛盾.通过仿真实验和心磁实验结果表明，该算法能有效地消除心磁信号的背景噪声和工频干扰噪声.同时该算法也可用于其他非平稳信号的消噪处理. 关键词： 自适应滤波 心磁图 最小均方误差     

一种抑制方向性噪声的双耳语音增强算法

为了给双耳听力设备佩戴者带来更好的语音可懂度,提出了一种利用双耳时间差与声级差的近场语音增强算法,该方法首先利用这两种差异来估计语音的功率谱和语音的相干函数,然后计算干扰噪声在左右耳间的头相关传输函数的比值,最后构造两个维纳滤波器。客观评价的参数显示该算法去噪效果优于对比算法而目标语音的时间差误差和声级差误差低于对比算法。主观的言语接受阈测试表明该方法能有效提高语音可懂度。结果表明,该算法在能够有效去除干扰噪声的同时,保留了目标语音的空间信息。      

基于高斯-拉普拉斯-伽玛模型和人耳听觉掩蔽效应的信号子空间语音增强算法

针对信号子空间语音增强算法中的子空间选择和线性滤波器中噪声功率谱和拉格朗日乘子的估计问题,用高斯、拉普拉斯和伽玛模型描述了语音的分布,提出了利用目标语音概率最大化来确定信号子空间维度的方法。在噪声子空间上,利用条件概率估计出噪声功率谱。接着,为了合理地折中增强语音中的残余噪声和语音畸变,提出了一种基于人耳听觉掩蔽效应的拉格朗日乘子估计方法。实验证明,在多项语音质量评价指标上,所提算法都取得了更好的结果。所提的信号子空间算法比传统的信号子空间算法更有效地消除了噪声,使得恢复的语音具有更好的质量。      

混沌通信系统中非线性信道的自适应组合神经网络均衡

针对混沌通信系统的非线性信道干扰问题,基于混沌信号重构理论和函数型连接神经网络理论,提出了一种横向滤波器与函数型连接神经网络组合(combination of transversal filter and functional link neural network,CFFLNN)的自适应非线性信道均衡器,并给出基于低复杂度归一化最小均方(NLMS)的自适应算法,并对该均衡器的稳定性以及收敛条件进行了分析.该非线性自适应均衡器充分利用了横向滤波器的快速收敛,以及函数型连接神经网络通过增大输入空间提高非线性逼近能力的特点,进一步提高均衡器的收敛速度和降低稳态误差.仿真研究表明：所提出的非线性自适应均衡器能够有效地消除线性和非线性信道干扰,均衡器输出信号能反映出混沌信号的特性,具有良好的抗干扰性能;且该均衡器的结构简单,收敛稳定性较好,易于工程实现. 关键词： 非线性信道 自适应均衡器 混沌吸引子 神经网络     

非线性混合模式的语音盲分离算法

本文针对FIR非线性混合模型，基于最大熵算法，提出了一种以高斯混合模式概率密度函数估计替代传统对数化概率密度估计的盲分离算法，以偶函数为非线性激活函数，采用最大期望（EM）迭代算法推导了分离算法的权向量迭代公式，通过模拟仿真实验结果与传统的最大熵和高阶累积量方法比较，新算法提高了收敛速度，并有效地完成了非线性语音分离任务，抑制了干扰语音信号的影响，提高了输出信噪比。     

基于离散余弦变换的语音压缩采样和编码算法

针对语音无线通信中带宽资源受限的问题,提出基于压缩采样的低速率语音编码算法。以基尼系数为指标,比较不同稀疏变换域下语音信号的稀疏性,分析常见重构算法对语音信号压缩采样观测信号的重构特性。对标准耳蜗滤波器——伽马啁啾滤波器组的参数进行研究,并以梯度投影稀疏重建(GPSR)算法重构语音信号。利用语音质量感知评估(PESQ)、信噪比和主观听觉测试,对编解码后的合成语音信号进行了质量评估。实验表明,基于压缩感知的语音编码器以4 kbps的低速率对语音进行编码时,PESQ得分可达到3.16,计算复杂度相对较低,可以用于实际的语音编码环境。     

应用于助听器反馈抑制的信噪比自适应滤波算法*

针对基于自适应滤波器的助听器反馈抑制系统,本文提出了一种基于信噪比的归一化最小均方误差算法,采用最小值统计法估计误差信号的噪声分量,从而计算出误差信号的信噪比来计算自适应滤波系数的更新步长。当误差信号信噪比越高,语音占主要成分,信号的相关性越强,此时将滤波器的更新步长控制在较小值,减小滤波器的失调量。当信噪比越低时,噪声占主要成分,信号的相关性相对较弱,更新步长取较大值,加快滤波器的收敛速度。在仿真实验中,本文提出的基于信噪比的归一化最小均方误差算法相较于传统算法在平均稳态失调量和稳态失调范围上分别低1dB和2dB,其最大稳态增益提高了4dB,同时具有更快的稳态收敛速度,验证了本文提出算法的有效性。     

一种能有效消除水声信道相位连续旋转的分数间隔盲均衡算法研究

针对信道均衡过程中的均衡器输出相位连续旋转问题,提出一种带有二阶数字锁相环的分数间隔超指数迭代盲均衡算法。该算法利用分数间隔超指数迭代算法加强对信道多途的抑制,利用二阶数字锁相环消除均衡器输出信号连续相位旋转,从而实现对原始发射信号的正确恢复。水池实验结果表明:该算法相对于常规盲均衡算法,收敛速度快,剩余均方误差小,能够有效地消除均衡器输出信号相位连续旋转,从而降低水声通信系统的误码率。      

基于干扰对消的红外焦平面非均匀性校正算法

红外焦平面器件的非均匀性产生机理复杂,难以准确拟合探测元响应曲线。提出了一种基于相关干扰抵消的非均匀性校正算法,以预先采集到的一帧黑体面源图像做为自适应干扰对消器的参考输入图像,自适应滤波器由参考输入图像迭代计算出待校正红外图像的空间噪声的最佳估计,实现从空间噪声中提取真实图像信号。自适应滤波算法采用变步长最小均方误差算法,减少了算法的运算量,提高了算法的收敛速度。理论分析以及针对实际红外图像的仿真结果表明,提出的算法校正效果好,收敛速度快,更易于工程实现。     

语音信号的增强相对谱滤波

提出了在语音信号对数功率谱域和功率谱域顺序滤波的新的增强ＲＡＳＴＡ滤波（ＥＲＡＳＴＡ）方法。语音识别和说话人识别实验表明,ＥＲＡＳＴＡ滤波能够有效地去除加性噪声和卷积噪声的干扰,ＥＲＡＳＴＡ算法与语音信号的失真过程和噪声的功率谱无关。ＥＲＡＳＴＡ方法性能同ＪＲＡＳＴＡ算法类似或更好,且不需要ＪＲＡＳＴＡ 算法中的实时语音信噪比估计。ＥＲＡＳＴＡ 滤波器的设计表明,低频率的谱调制分量可引起语音识别和说话人识别性能的下降,说话人识别较语音识别需要较小的谱时间调制带宽。     

时频字典学习的单通道语音增强算法

针对以往语音增强算法在非平稳噪声环境下性能急剧下降的问题,基于时频字典学习方法提出了一种新的单通道语音增强算法。首先,提出采用时频字典学习方法对噪声的频谱结构的先验信息进行建模,并将其融入到卷积非负矩阵分解的框架下;然后,在固定噪声时频字典情况下,推导了时变增益和语音时频字典的乘性迭代求解公式;最后,利用该迭代公式更新语音和噪声的时变增益系数以及语音的时频字典,通过语音时频字典和时变增益的卷积运算重构出语音的幅度谱并用二值时频掩蔽方法消除噪声干扰。实验结果表明,在多项语音质量评价指标上,本文算法都取得了更好的结果。在非平稳噪声和低信噪比环境下,相比于多带谱减法和非负稀疏编码去噪算法,本文算法更有效地消除了噪声,增强后的语音具有更好的质量。      

相干噪声快速去除算法及其在声源定位中的应用

针对相干噪声干扰声源辨识问题,将强跟踪滤波器理论与阵列-信号采集模型相结合,发展了一种快速估计相位变化的算法。算法引入多重次优渐消因子,能够进一步提取相位残差中的有用信息,使输出残差序列处处正交,且该因子能根据噪声相位差变化自动调节。通过仿真对连续相位突变进行跟踪表明,在参数失配条件下该算法实现了相位差的准确估计,且其性能在宽频范围具有稳定性。通过音箱实验给出了宽频范围内的成像结果,与已有算法对比表明,该算法不仅能够实时消除噪声干扰并可将收敛速度提高一倍以上。本研究实现了对随机变化相位的准确估计,提升了传声器阵列在相干噪声干扰下的声源实时定位能力。      

基于迭代拟合的集装箱角件边缘检测算法

噪声通常是影响集装箱角件图像中低层次语义信息提取精度的重要因素,传统的边缘检测算法通常通过改进滤波器和阈值来消除图像中的物理噪声和环境噪声,但是却无法去除边缘检测后的噪声,为解决这一问题,提出了一种基于迭代拟合的边缘检测算法。首先,对角件图像进行一系列预处理操作获取边缘点集,其次,使用拟合算法处理点集并且得到函数表达式,然后定义偏差值度量并计算,用于衡量目标点集到拟合或者检测结果的偏差,最后,去除定义下距离拟合结果最远的指定数量的点,如此迭代拟合直至评价函数收敛。实验结果与分析表明,该算法可以有效地去除边缘点集中的非真实边缘点,相比于传统的边缘检测算法更能去除特殊噪声,算法具有收敛速度快、准确率较高、灵活性好等特点。     

两阶段复数谱卷积循环网络立体声回声消除

提出了一种两阶段复数谱卷积循环网络(CRN)的立体声回声消除(SAEC)算法,该算法无需对立体声信号进行去相关,因而能够在保证立体声音质和空间感的同时,解决自适应滤波SAEC算法非唯一解问题。所提算法采用两个阶段进行回声消除,第一阶段根据传声器接收信号和参考信号估计回声信号,第二阶段将估计回声信号作为先验信息,联合传声器接收信号作为输入特征,估计近端语音。相对于单阶段CRN算法,该方法能够提高网络对回声和近端语音的区分度,有助于近端语音的提取。另外,网络的输入特征和训练目标均采用复数谱,降低了近端语音的相位估计误差,因而可以进一步提升算法性能。实验表明,基于两阶段复数谱CRN的SAEC算法在单端讲话时的回声抑制量和双端讲话时的语音质量都明显优于传统算法以及单阶段CRN算法。      

用相干累加算法改进ALE的性能

众所周知,自适应线谱增强器(ALE)可以在噪声背景中有效地检测未知频率的窄带信号或CW脉冲信号。然而,利用LMS迭代算法的自适应线谱增强器,由于迭代噪声和权噪声的影响,系统的处理增益不够理想。本文提出了ALE的相干累加算法,证明了该算法的自适应滤波器具有ARMA结构。实验表明,改进的ALE较传统的ALE的处理增益高出约14dB。     

改进的约束共轭梯度闪光照相图像重建算法

 针对闪光照相图像信噪比低的特点,提出了一种改进的约束共轭梯度闪光照相图像重建算法。该算法在约束共轭梯度迭代重建的基础上,提出了新的预优矩阵选取方案,减小了重建图像的轴线噪声,利用松弛迭代步长代替共轭梯度法中的最优迭代步长,并采用了新的收敛准则,在保证算法收敛的同时,减少了重建算法的计算量。数值试验表明,与传统约束共轭梯度重建算法相比,改进算法稳定收敛,迭代速度更快,并能有效提高重建质量。     

基于听觉模型的话者特征参数提取及其在噪声背景下的话者辨识

本文基于人耳听觉模型提出了一种鲁棒性的话者特征参数提取方法。该种方法中,首先由Gamma tone听觉滤波器组和Meddis内耳毛细胞发放模型获得表征听觉神经活动特性的听觉相关图。由听觉神经脉冲发放的锁相特性和双声抑制特性,我们将听觉相关图每个频带中的幅值最大频率分量作为表征当前频带特性的特征参量,于是所有频带的特征参量便构成了表征当前语音段特性的特征矢量;我们采用DCT交换进一步消除各个特征参量之间的相关性,压缩特征矢量的维数。有效性试验表明,该种特征矢量基本上反映了输入语音的谱包络特性;抗噪声性能实验表明,在高斯白噪声和汽车噪声干扰下,这种特征参数比LPCC和MFCC有较小的相对失真;基于矢量量化的文本无关话者辨识表明,对于三种类型的噪声干扰该种特征参数在低信噪比下都获得了较好的识别结果。     

基于帧特征、段特征联合建模的语音识别模型

提出了基于帧特征、段特征联合建模的语音识别模型。该模型采用描述谱参数轨迹的段特征,在段尺度上实现了对语音信号帧间相关性的显式建模;采用段特征依赖的非平稳时间序列产生模型,实现了段特征与帧特征间的相关性建模,并在帧尺度上通过参数化的均值轨迹函数,实现了对语音信号帧间相关性的隐式建模。本文给出了基于帧特征、段特征联合统计距离优化的分段算法以及内嵌ＥＭ迭代的模型参数估计算法。对非特定人汉语孤立韵母以及多话者汉语基本音节的识别实验表明,该模型的识别性能优于标准ＨＭＭ及趋势ＨＭＭ。