面向语音增强的约束序贯高斯混合模型噪声功率谱估计

提出了一种基于极大似然的噪声对数功率谱估计方法,采用高斯混合模型对每一个频带上的功率谱包络构建统计模型,将时序包络划分为语音和非语音类,它们分别对应于高斯混合模型的两个高斯分量,描述语音和非语音的统计分布,其中非语音高斯分量的均值即为噪声功率谱的最优估计.采用序贯学习的方法,在极大似然准则下逐帧更新模型参数,并逐帧给出噪声功率谱的最优估计值。此外,由于序贯更新过程中语音信号长时缺失,容易导致模型失稳,提出了一种在线的最小描述长度准则(MDL)来判断语音信号是否长时缺失,从而保证了模型的稳定性.实验表明,算法性能整体优于经典的MS和IMCRA算法。      

基于鲁棒极端学习机的混沌时间序列建模预测

针对混沌时间序列预测模型易受异常点影响,导致模型预测精度低的问题,在贝叶斯框架下提出一种鲁棒极端学习机.所提模型将具有重尾分布特性的高斯混合分布作为模型输出似然函数,得到一种对异常点和噪声更具鲁棒性的预测模型.但由于将高斯混合分布作为模型输出似然函数后,模型输出的边缘似然函数变成难以解析处理的形式,因此引入变分方法进行近似推理,实现模型参数的估计.在加入异常点和噪声的情况下,将所提模型应用于大气环流模拟模型方程Lorenz序列以及Rossler混沌时间序列和太阳黑子混沌时间序列的预测中,预测结果验证了所提模型的有效性.     

基于混合高斯模型测距误差修正和EM-SOM的节点定位算法设计

针对RSSI信号强度定位方法中当发射节点和接收节点之间的无线电传播路径被障碍物阻挡而造成噪声误差,使得节点定位欠精确的问题,设计了一种基于混合高斯模型进行测距误差修正和EM-SOM的节点定位算法;首先,通过混合高斯模型对RSSI获得的测量距离误差进行建模,通过EM方法对混合高斯模型中的各参数即各高斯模型的权值、均值和协方差进行训练,采用自组织的SOM对测量距离样本进行聚类,获得各高斯模型的初始权值,最后,将测量距离输入训练后的高斯模型获得较为真实的距离值,并通过极大似然估计进行节点的定位;实验结果表明文中方法能对具有噪声误差的节点进行定位,且相对其它方法,具有平均定位误差和均方根误差小的优点,具有较大的优越性。     

高斯噪声中的参数盲估计

一般的盲信号处理方法常忽略噪声的影响,而实际问题中噪声的影响是存在的。本文主要讨论了在协方差矩阵未知的加性高斯噪声中混合系数的盲估计问题。以最大似然估计为基础,本文提出一种求解参数的最优化算法,并给出了混合矩阵和协方差矩阵的计算式。采用高斯混合模型(GMM)来逼近源信号的概率密度函数,简化了算法中的积分,导出了一种实用的期望最大算法(EM)算法迭代式。计算机仿真结果表明,算法不仅能稳定收敛,而且在低信噪比下的性能也很好。     

基于卷积高斯混合模型的统计压缩感知

高斯混合模型被广泛应用于统计压缩感知中信号先验概率分布的建模.利用高斯混合模型对图像的概率分布进行建模时,通常需要先对图像分块,再对图像块的概率分布进行建模.本文提出卷积高斯混合模型对整幅图像的概率分布进行建模.通过期望极大化算法求解极大边缘似然估计,实现模型中未知参数的估计.此外,考虑到在整幅图像上计算的复杂度较高,本文在卷积高斯混合模型和压缩测量模型中引入循环卷积,所有的训练和恢复过程都可以利用二维快速傅里叶变换实现快速运算.仿真实验表明,本文所提的MMLEconvGMM算法的恢复性能要优于传统的压缩感知算法的恢复性能.     

采用归一化补偿变换的与文本无关的说话人识别

在噪声环境下,特别是当说话人识别最常用的模型——高斯混合模型(GMM)失配的情况下,需要对其输出帧似然概率的统计特性进行补偿。文章根据说话人识别的声学特性,提出了一种非线性变换方法——归一化补偿变换。理论分析和实验结果表明:与常用的最大似然(ML)变换相比,该变换能够提高系统识别率,最大可达3．7％,同时可降低误识率,最大可达45．1％。结果说明归一化补偿变换方法基本克服了在与文本无关说话人识别系统中,当说话人的个性特征不断变化、语音与噪声不能很好地分离或者降噪算法对语音有损伤、模型不能很好地匹配时,需要对模型输出的似然概率(得分)进行补偿的局限。这也说明对模型输出的似然概率进行处理是降低噪声和干扰的影响、提高说话人识别率的有效方法。     

短时频谱通用背景模型群联合韵律的年龄语音转换

提出一种短时频谱通用背景模型群与韵律参数相结合进行年龄语音转换的方法。谱参数转换方面,同一年龄段各说话者提取语音短时谱系数并建立高斯混合模型,然后依据语音特征相似性对说话者进行聚类,每一类训练一个通用背景模型,最终得到通用背景模型群和一组短时频谱转换函数。谱参数转换之后再对共振峰进一步微调。韵律参数转换方面,基频和语速分别建立单高斯和平均时长率模型来推导转换函数。实验结果显示,提出的方法在ABX和MOS等评价指标上比传统的双线性法有明显的优势,相对单一通用背景模型法的对数似然度变化率提高了4%。这一结果表明提出的方法能够使转换语音具有良好目标倾向性的同时有较好的语音质量,性能较传统方法有明显提升。      

文本无关说话人识别的全特征矢量集模型及互信息评估方法

提出了一种文本无关说话人识别的全特征矢量集模型及互信息评估方法,该模型通过对一组说话人语音数据在特征空间进行聚类而形成,全面地反映了说话人语音的个性特征。对于说话人语音的似然度计算与判决,则提出了一种互信息评估方法,该算法综合分析距离空间和信息空间的似然度,并运用最大互信息判决准则进行识别判决。实验分析了线性预测倒谱系数(LPCC)和Mel频率倒谱系数(MFCC)两种情况下应用全特征矢量集模型和互信息评估算法的说话人识别性能,并与高斯混合模型进行了比较。结果表明:全特征矢量集模型和互信息评估算法能够充分反映说话人语音特征,并能够有效评估说话人语音特征相似程度,具有很好的识别性能,是有效的。     

噪声方差未知时的分布式量化估计融合方法

为了解决观观测噪声和信道噪声概率分布不完全已知时的多传感器分布式量化估计融合问题,提出了一种期望极大化算法(EM算法)的分布式量化估计融合方法。该方法将未知的噪声参数以及局部量化器量化概率建模为EM算法中二元高斯混合模型参数,利用极大似然估计方法的估计不变性得到目标参数的估计融合结果。仿真实验结果表明:该方法在局部传感器观测样本数目大于6000和信噪比大于6 dB时与已有理想信道条件下的估计方法性能相当。本文方法对水下分布式协同探测问题提供了一种简化的估计融合实现途径。      

采用非局部主成分分析的极大似然估计图像去噪

本文提出一种采用非局部主成分分析的极大似然估计去噪方法.首先采用非局部主成分分析算法来计算像素邻域间的灰度值和纹理结构相似性,然后通过极大似然估计方法估计最优复原图像.本方法使用非局部主成分分析克服现有局部性去噪方法模糊边界等缺陷,引入极大似然估计方法来改进现有非局部均值的简单加权均值去噪处理,从而提高对图像细节信息的复原能力.最后分别使用本文方法、非局部均值和局部极大似然估计三种去噪方法,在不同噪音大小和不同几何纹理复杂度的图像中进行定性和定量的去噪实验.结果表明,本文方法可在保持图像细节和纹理信息的情况下有效去噪,较之现有方法效果更好.     

一种基于模糊聚类分析的异音混合共享模型

为减少语音识别中声学模型的参数量,提高参数训练的鲁棒性,提出了一种基于升值法模糊聚类的异音混合共享模型。在决策树结构的基础上,通过对初始三音子模型的高斯函数做模糊聚类得到该模型的高斯码本,并进一步通过对模型的方差做模糊聚类完成对方差的共享。识别实验结果表明,与相近高斯数量的传统异音混合共享模型相比,提出的异音混合共享模型的高斯权值数减少77.59%时,识别率提高7.92%;与相近参数量的三音子模型相比,方差共享的异音混合模型误识率降低了3.01%。     

基于最大似然多项式回归的鲁棒语音识别

本文针对最大似然线性回归算法线性假设的缺点,将多项式回归方法用于模型自适应,构建了基于最大似然多项式回归的非线性模型自适应算法。该算法在对数谱域用多项式回归方法,逼近每个Mel子带上识别环境模型均值与训练环境模型均值之间的非线性关系。多项式系数通过EM算法和最大似然准则从识别环境下的少量自适应数据中估计。实验结果表明,二阶多项式就可以较好地逼近模型均值的非线性环境变换关系。在噪声补偿和说话人自适应实验中,最大似然多项式回归算法的误识率都明显低于最大似然线性回归算法。本文算法较好地克服了线性模型自适应算法线性假设的缺陷,可同时减小噪声,和说话人的改变或其它因素对语音识别系统的影响,尤其适合说话人和噪声的联合自适应。      

基于似然函数最速下降的红外与可见光图像配准

为了实现红外与可见光图像的自动配准,提出了基于似然函数最速下降迭代的图像配准算法.该算法以图像边缘作为配准点特征,将异源图像配准转化为边缘点集配准.基于点集的高斯混合模型建立了边缘点集配准似然函数,以该函数作为目标函数,仿射变换参量作为优化变量,利用最速下降方法进行最优变换参量求解,从而实现边缘点集配准.同时,将多分辨...     

基于特征似然度加权和维数缩减的Robust语音端点检测

传统的语音端点检测方法在低信噪比环境下可靠性会急剧下降。本文提出了两种特征处理方法:特征的似然度加权和基于散度的维数缩减,来提高噪声下端点检测的性能。通过加权增加动态特征在似然度计算中的比重,可以提高端点检测的噪声Robustness。缩减散度值较小的特征维,对检测精度只有很小的影响,但可以提高检测效率。似然度加权对维数缩减之后的特征同样有效。在Aurora2数据库上的实验结果显示,在干净数据训练的检测模型下,似然度加权可以显著提高噪声下的端点检测性能。对维数缩减后的特征进行似然度加权,获得了与原始特征似然度加权相当的检测性能。这说明本文提出的方法是有效的。     

嗓音多频带非线性分析的声带病变识别

提出了一种嗓音多频带非线性分析的声带病变识别方法,以提高声带病变嗓音的识别率。首先采用Gammatone听觉滤波器组对嗓音信号进行滤波,求取每个频带下的最大李雅普诺夫指数;对映射到核空间的数据采用高斯最大似然度准则优化核函数,然后采用优化核主成分分析算法实现特征抽取。识别实验表明,多频带最大李雅普诺夫指数的识别率比传统的MFCC和最大李雅普诺夫指数分别有6.52%和8.45%的提高,且采用优化核主成分分析算法比传统核主成分分析算法有更好的抽取效果.将多频带非线性分析和优化核主成分分析算法结合,识别率提升至97.82%。      

基于最大似然的单通道交叠激光微多普勒信号参数分离估计

利用激光对目标微弱振动进行探测有利于获得明显的微多普勒效应,这为精确估计目标微动特征参数,实现对目标的分类和精细识别提供了可能.但对于多散射点或多目标激光探测,信号为单通道多分量微动混合的形式,而且补偿目标主体运动后,数值上相近的微动参数还会导致信号在时频域存在严重的交叠.为从这类混合信号中精确估计各分量的微动参数,本文提出了基于最大似然框架的参数分离估计方法.利用精细化扫描的奇异值比谱法从混合信号中获得目标微动频率,并得到各分量的幅值比信息.推导了微动参数最大似然估计的解析表达形式,根据激光微多普勒信号的特点从频谱能量分布的角度重新设计了似然函数,解决了传统似然函数在激光微动信号中出现的高度非线性问题,降低了初始化的要求,提高了抗噪性能,并采用马尔可夫-蒙特卡罗方法具体实现了参数的估计.在微动参数得到估计的基础上给出了信号的幅值和初相的估计方法.用本文方法对仿真和实验数据进行处理,得到了接近克拉美罗下界的估计结果,验证了方法的有效性.与传统非参数化估计方法的对比结果体现了所提方法对混合微动参数精确估计上的优势.     

采用非局部主成分分析的极大似然估计图像去噪

本文提出一种采用非局部主成分分析的极大似然估计去噪方法.首先采用非局部主成分分析算法来计算像素邻域间的灰度值和纹理结构相似性,然后通过极大似然估计方法估计最优复原图像.本方法使用非局部主成分分析克服现有局部性去噪方法模糊边界等缺陷,引入极大似然估计方法来改进现有非局部均值的简单加权均值去噪处理,从而提高对图像细节信息的...     

一种基于粒子群优化的高斯混合灰度图像增强算法

提出一种采用粒子群优化(PSO)的高斯混合灰度图像增强算法。该算法首先采用高斯混合模型(GMM)对输入图像的灰度直方图建模,并采用模型中高斯成分的有效交点来分割直方图。随后,该算法将每个直方图区间的灰度值转换到合适的输出区间,生成增强后的灰度图像,其中转换函数由输入直方图区间的高斯成分和累积分布经过粒子群优化后的参数决定。实验结果显示,该方法生成的图像视觉效果较好,对原图像和纹理细节丰富图像分别进行图像增强,增强后的图像信息熵分别是4.746 6和7.952 6,灰度平均梯度为6.970 6和37.386 1。     

期望最大化算法近场被动定位技术研究

本文介绍了一种对近场声源的距离和方位参数的确定性最大似然估计方法。直接的对近场声源参数的最大似然估计产生了复杂的多参数优化问题,我们在实际采样数据(非完全数据)和假设数据(完全数据)等方面重新构建这个问题,最后提出运用期望最大化迭代方法获得最大似然估计。期望最大化算法将观测数据分解,然后对于最优化问题,运用有效的计算措施单独估计每个信号成分的参数。这种算法的应用性和有效性通过一定的仿真得到了验证。     

基于人体血清荧光光谱和改进变量选择方法对血糖浓度测定的研究

利用人体血清240 nm激发波长荧光光谱在220～900 nm波段针对血糖浓度进行建模分析。在模拟退火算法和偏最小二乘算法的基础上进行建模波长变量筛选方法的改进。基于变量入选模型统计频率和无关变量消除法,分别进行了波长的初选和精选过程。同时,加入了主成分数自适应特性等加快收敛速度、减小计算量的措施。该模型对比了线性、三次样条函数、高斯函数作为偏最小二乘法插入基函数的情况下,分别对原始光谱、Daubechies小波分解第三层和第四层细节信号光谱建模。结果显示,该模型避免了主成分参数尝试导致的时间成本,在参数自适应的过程中很快趋于稳定并得到对应条件下的最佳建模主成分数。其波长变量筛选能力使得对独立样本的分析预测效果有了显著的提升,最佳建模预测效果达到0.25 mmol·L-1,达到了血糖检测的医用要求。加入了非线性建模条件使得模型有明显的改善,基于样条函数的效果总体最好,其次为基于高斯函数的情况。对原始光谱进行小波分解,得到的细节信号光谱建模效果更为可观。总体而言第四层细节信号光谱建模效果略优于第三层细节信号光谱。模型筛选波长变量的频率意味着在所给实验条件下的血糖浓度信息在不同波段的分布情况,这为血糖在血清成分中的物理化学特性提供了一定程度上的统计解释。