基于相关函数双麦克风语音增强算法的改进

摘要

语音增强技术作为语音信号处理的一个重要组成部分在语音信号处理领域得到了广泛的应用。在实际的应用环境中噪声种类多种多样，而且噪声的存在损害了语音信号的可懂度和语音质量。单麦克风语音增强技术已经取得了许多研究成果，并且对一般环境下的加性噪声有着不错的处理效果。但是由于单麦克风在处理复杂噪声时性能比较差，因此双麦克风语音增强技术得到了迅速的发展并且逐渐成为一种主流的降噪算法。
　　通过充分利用语音信号的空间信息，双麦克风语音增强算法实现了对语音信号的空间定位，以实现对目标语音的接收和噪声的滤除。常用的双麦克风语音增强算法有基于麦克风阵列的语音增强算法、基于相关函数的语音增强算法、基于相位差的语音增强算法以及基于功率差的语音增强算法。本文主要讨论了一种应用于助听器的基于相关函数的可以对语音信号中相干噪声进行有效滤除的双麦克风语音增强算法。并在此算法的基础上得到了一种应用于手持终端的基于相关函数的双麦克风语音增强改进算法。
　　首先，为了使算法可以应用于手机中，本文在原有基于相关函数语音增强算法的基础上做了一系列改进。通过对原有的基于相关函数语音增强算法的分析，改进后的算法调整了对目标语音的接收方向，从而实现对与双麦垂直平面内语音信号的有效接收，并且滤除掉其它方向的干扰信号。通过结合一种最小跟踪算法和原始的谱减滤波算法，本文得到一种对非平稳噪声有更好滤除效果的新算法。并且通过一种基于估计信噪比的维纳滤波算法，进一步实现对静音区段内噪声的滤除。最后通过对固定平滑因子的分析发现其存在一些缺陷，因此本文通过一种经过优化的动态平滑因子来代替原来的固定平滑因子，这种动态平滑因子可以动态调整其估计值以便于更好的跟踪信号的真实值。
　　本文通过模拟一种小型办公室仿真环境，对比了不同信噪比和不同噪声角度下单麦谱减法、原始双麦相关函数语音增强算法和改进双麦相关函数语音增强算法的降噪性能。通过对比发现改进后双麦相关函数语音增强算法性能相比较原始双麦相关函数语音增强算法得到了明显的提升，并且改进后的双麦语音增强算法实现了对特定角度语音信号的定向接收。因此本文经过改进的基于相关函数的双麦克风语音增强算法对手机应用环境有较好的适用性。

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第一章 绪论

1.1语音信号处理的研究背景

1.2语音信号处理的相关特性

1.3本论文的工作和章节安排

第二章 语音增强相关算法简介

2.1基于单麦克风的语音增强算法概述

2.2基于双麦克风的语音增强算法概述

2.3小结

第三章 基于相关函数的语音增强算法

3.1相关函数语音增强算法的基本原理

3.2一种改进的相关函数语音增强算法

3.3小结

第四章 一种应用于手机的相关函数语音增强改进算法

4.1基于相干跟随的噪声估计方法

4.2基于相干跟随的改进的谱减法滤波器

4.3参变维纳滤波算法

4.4动态平滑因子设计

4.5应用于手机的相关函数语音增强改进算法

4.6小结

第五章 实验结果及分析

5.1语音增强的质量评价标准介绍

5.2实验仿真结果及分析

5.3小结

第六章 总结与展望

6.1本文工作总结

6.2展望

参考文献

致谢

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