基于小波变换的麦克风阵列语音增强

摘要

随着科技和社会的不断进步和发展，人们对语音质量的要求越来越高，尤其希望能不用手持麦克风而获取良好的语音质量。距离声源很近的高性能、高方向性单麦克风可以获得高质量的声源信号，然而，这要求麦克风方向必须精确地对准该声源。如果声源位置改变，则必须人为地移动麦克风；且这种语音拾取方式，也使不同声源难以共享同一麦克风系统。 为了解决单麦克风系统的这些局限性，研究人员提出了用麦克风阵列进行语音拾取与处理的方法，其主要分为三种，即：延迟—累加法、后置自适应滤波法和自适应滤波法。近年来，随着其方法的不断探索，基于麦克风阵列的语音增强已经成为语音信号处理的一个重要分支。 本课题是在深入研究麦克风阵列语音增强的原理基础上，结合小波变换去噪的特点，即利用语音信号与白噪声的小波变换模极大值随李氏指数的变化其小波系数不同，从而对小波系数进行阈值处理去噪的原理，提出了二种基于小波变换的麦克风阵列语音增强方法。其分别称为基于小波变换的后置自适应滤波法与基于小波变换的谱减法。前者在麦克风阵列接收语音信号后，利用经典的增强方法进行处理，然后进行小波变换，对小波系数进行软阈值处理以期进一步去除噪声。后者是对延迟—累加后的输出信号进行小波分解与重构，然后用谱减法来去除剩余噪声。仿真实验表明本文提出的几种方法与传统方法相比，信噪比在0.11dB处平均提高了6dB左右，在5.5dB与9.4dB处平均提高了12dB左右，消噪效果比较明显，经过听音测试也能得到相同的结论。

目录

文摘

英文文摘

论文说明：缩略语和符号说明

原创性声明和本论文使用授权说明

第一章绪论

1麦克风阵列的语音增强系统的研究与应用背景

2基于麦克风阵列语音增强的方法

3基于麦克风阵列语音增强的难点及研究现状

4本论文的主要工作

第二章麦克风阵列系统概述

2.1麦克风阵列系统拾取语音信号模型

2.1.1信号拾取模型

2.1.2理想情况下信号拾取模型

2.2麦克风阵列信号处理基本知识

2.2.1麦克风阵列方向图的形成

2.2.2调整阵响应加强信号接收及实例

2.3麦克风阵列接收信号存在的问题及解决方法

2.3.1阵列接收宽带信号

2.3.2延迟估计

2.3.3波达方向(DOA)估计

2.4小结

第三章麦克风阵列语音增强

3.1延迟-累加波束法

3.2后置自适应滤波法

3.3自适应滤波法

3.4仿真实验

3.5小结

第四章小波变换及其降噪原理

4.1小波变换定义及特点

4.2小波变换的多分辨率分析

4.2.1由理想滤波器组分析

4.2.2由函数空间的剖分分析

4.3小波分解与重构

4.3.1信号分解过程

4.3.2信号重构过程

4.4基于小波变换的降噪方法及实例

4.4.1基于小波变换去噪原理

4.4.2基于小波变换去噪方法

4.4.3基于小波变换的降噪实例

4.5小结

第五章基于小波变换的改进麦克风阵列语音增强方法

5.1基于小波变换的后置自适应滤波去噪

5.2基于小波变换的谱减去噪法

5.3小结

第六章结论与展望

6.1论文小结

6.2技术创新点

6.3问题与展望

参考文献

攻读学位期间公开发表的论文

致谢