空域处理语音增强方法的研究

摘要

语音信号处理在现代信息社会中占有重要的地位。但语音信号常常会受到如冲激噪声、周期噪声、宽带噪声和传输噪声等的干扰和房间混响的影响，使得各种语音信号处理方法的有效性下降，适用范围缩小。因此，语音增强是语音信号处理中一个必不可少的环节。但由于语音信号的非平稳性，噪声干扰的多样性和房间混响的复杂性，使得语音增强技术成为一个极具困难但又非常吸引人的研究课题。基于单麦克风的语音增强方法由于受到麦克风数量及特性的限制，往往不能获得令人满意的增强效果。在上个世纪七十年代，基于麦克风阵列的语音增强方法的研究开始兴起。现代信号处理技术的发展，特别是阵列信号处理、非平稳分析等理论的长足进步，为基于麦克风阵列的语音增强技术提供了众多的方法。因此，本文主要的研究目标是寻找合适的基于麦克风阵列的空域处理语音增强方法，以便获得更好的语音增强效果。 本文完成了以下几个方面的研究工作：首先，概述了语音信号的基本特点及语音信号处理的基本理论，并介绍了基于麦克风阵列语音增强方法的研究历史和现状。 其次，研究了传统的广义旁瓣抵消算法，针对该算法的缺点，本文从结构和算法两个方面对它进行了改进，使得改进后的广义旁瓣抵消算法的语音增强效果更好，适用范围更广。 再次，结合盲源分离技术，本文给出了不需要利用声源先验知识的语音增强方法，并且取得了较好的语音增强效果。 最后，针对本文给出的多种语音增强方法进行了计算机仿真。实验结果表明，对实际采集到的语音数据和计算机模拟的语音数据均可以取得比较理想的语音增强效果。

目录

文摘

英文文摘

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1绪论

1.1课题的理论意义和应用价值

1.2国内外研究概况及存在的问题

1.3本文所做的工作

2语音信号处理基础

2.1语音信号产生模型

2.1.1语音产生机理

2.1.2语音信号产生的数字模型

2.2语音信号的主要特性

2.3麦克风阵列信号模型

2.3.1理想声学模型

2.3.2实际的声学模型

2.4语音短时分析技术

2.5噪声与噪声场

2.5.1噪声

2.5.2噪声场

2.6人耳语音感知特性

2.6.1响度

2.6.2音调

2.6.3掩蔽效应

2.7语音增强效果评价方法

2.7.1语音质量的主观评价方法

2.7.2语音质量的客观评价方法

2.7.3消噪性能

3广义旁瓣抵消算法及其改进形式

3.1基本的广义旁瓣抵消算法

3.2广义旁瓣抵消算法的改进形式

3.2.1小波域自适应特征值分解时延估计方法

3.2.2基于盲源分离和波束形成的语音增强

3.3小结

4基于盲源分离的语音增强方法

4.1盲源分离概述

4.2盲源分离常用算法

4.2.1基于非高斯性最大化准则

4.2.2极大似然估计方法

4.2.3基于互信息最小化的方法

4.2.4应用盲源分离进行语音增强的示例

4.3扩展盲源分离算法及其在语音增强算法中的应用

4.3.1过完全表示

4.3.2基于条件统计量的极大后验算法

4.3.3基于参数估计的EM算法

4.4 小结

总结与展望

参考文献

攻读硕士学位期间发表学术论文情况

致 谢