基于递归分析的语言信号动态特性分析与应用

摘要

对于听力语言障碍者，生理上的缺陷在他们学习语言的过程中会造成不可逾越的障碍。因此，聋哑人的语言训练系统成为残疾人康复的一个重要研究课题，而这些康复系统的开发又都离不开一个共同的基础环节--语音信号的特征提取。
　　 近年来，随着对语音信号各种特征参数研究的深入，分析和提取语音的动态特性成为研究的热点。因为它建立在语音信号非平稳特性的基础之上，所以更适合于语音信号非线性模型的处理与分析。因此，本论文采用了一种针对非平稳语音信号的新的时间序列分析技术--递归技术，来对语音信号动态特性进行分析，并最终实现了部分应用，为语音特征更准确的提取和各种康复系统性能的改进提供了一个研究的方向。
　　 首先，论文讨论了利用非线性动力学方法对语音信号动态特性进行分析的可行性，并重构了语音信号的相空间。然后，系统地介绍了递归分析的理论基础。随后，在理论上对语音信号进行了递归定性和定量的分析。根据音素的发声机理，讨论了浊音的声门振荡模式、清音的湍流声源模式和交互作用模式这三种不同的动态非线性模式。找到了对应各种动态特性的递归图表现形式和递归量化参数的变化趋势，并在交互式递归图中初步实现了动态特性的可视化。最后，为了验证递归分析技术研究语音信号动态特性的有效性，该论文分别将其应用于三种语音信号处理领域，包括语音端点检测、语音清浊音分类、语音定位等，均取得了较为理想的结果。
　　 以上是作者在这篇论文中的主要研究工作，本文不仅将先进的递归分析技术引入了语音信号动态特性的研究中，利用该技术避免了时间序列平稳性假设和数据长度要求对非线性分析方法的限制，分析了语音复杂多样的动态特性，而且在应用领域，提出了改进的递归算法，并在语音定位中进行了实现，在语音信号特征处理的新方法上作了有益的探索和深入的研究。

目录

文摘

英文文摘

第1章 绪论

1.1 课题的研究背景及意义

1.2 课题的发展及现状

1.2.1 语音信号分析模型的发展

1.2.2 语音信号动态特性的研究现状

1.2.3 递归分析技术的研究现状

1.3 论文的目的和主要研究内容

第2章 语音信号的非线性动力学模型

2.1 非线性动力学理论

2.1.1 非线性动力学系统

2.1.2 相空间重构

2.1.3 传统的非线性系统的特征指标

2.2 语音信号的非线性动力学分析

2.2.1 非线性时间序列分析技术

2.2.2 语音信号产生的过程

2.2.3 语音信号的相空间

2.2.4 应用非线性动力学分析手段处理语音的可行性

第3章 递归分析技术

3.1 递归图

3.1.1 递归图的建立

3.1.2 递归图的结构

3.2 定量递归分析

3.3 交互式递归分析

3.3.1 交互式递归图的定义

3.3.2 两个可测过程的相似性量度

第4章 语音信号的递归动态特性分析

4.1 语音信号的递归图

4.1.1 递归图参数的选择

4.1.2 递归图的构造

4.2 语音信号的递归定量分析

4.3 语音信号的交互递归分析

4.3.1 不同浊音之间的交互式递归图

4.3.2 不同清音之间的交互式递归图

4.3.3 浊音与清音之间的交互式递归图

4.3.4 标示音素边界

第5章 递归动态特性在语音信号处理中的应用

5.1 在语音端点检测中的应用

5.1.1 传统的语音端点检测技术

5.1.2 基于信号递归度的语音端点检测方法

5.2 在语音分类判别中的应用

5.2.1 清浊音的递归动态特性统计

5.2.2 判别汉语语音音素中的清音与浊音

5.3 在语音定位系统中的应用

5.3.1 汉语语素的定位

5.3.2 汉语词汇的定位

5.4 在语音训练辅助系统中的综合应用

第6章 总结与展望

参考文献

致谢

攻读硕士期间发表和完成的学术论文