一种新的强噪声环境下的语音增强算法

针对强噪声环境下语音增强中噪声估计和先验信噪比估计算法导致的语音失真和音乐噪声的问题,利用语音和噪声的统计模型的对称性得到一种噪声幅度的估计值为参考,提出了一种噪声估计算法,改进了先验信噪比估计算法,形成了一种新的增强算法,适用于强噪声环境下的语音增强。由仿真实验给出的客观评分看出,在0 dB乃至－5 dB条件下,给出信噪比估计算法能够有效减小信号失真,基本上没有残留音乐噪声。     

基于先验信噪比估计和增益平滑的语音增强

针对语音增强算法残留“音乐噪声”的问题,分析了基于先验信噪比估计的语音增强算法,并在此基础上提出自适应先验信噪比估计与增益平滑相结合的方法.这种方法先对先验信嗓比进行估计,然后对增益函数进行平滑,减小相邻增益函数的随机跳变,弥补了传统先验信噪比估计的不足.最后对含高斯白噪声的语音信号进行处理,仿真结果表明,该算法在抑制“音乐噪声”的效果上得到一定改善,提高了语音增强的性能.     

基于联合最大后验概率的语音增强算法

针对传统谱减法存在的算法缺陷,提出一种基于联合最大后验概率的改进谱减法.传统谱减法通过获取带噪语音与噪声的幅度差值,并提取带噪语音的相位信息进行语音信号重建.该方法因为谱相减产生“音乐噪声”,并因为相位估计不准确,导致低信噪比下信号增强效果不理想.为此,引入多频带谱减法和相位估计,通过划分频谱,分别在子频带进行谱减法,有效降低“音乐噪声”的影响;同时构建基于最大后验概率的相位估计器,联合信号幅度函数和相位函数,通过多次交替迭代得到相位估值.实验结果表明,相对于传统谱减法,在低信噪比下该算法有效提高增强语音的质量感知和可懂度.     

基于语音存在概率和听觉掩蔽特性的语音增强算法

低信噪比下,谱减语音增强法中一直存在的去噪度、残留的音乐噪声和语音畸变度三者间均衡这一关键问题显得尤为突出。为降低噪声对语音通信的干扰,提出了一种适于低信噪比下的语音增强算法。在传统的谱减法基础上,根据噪声的听觉掩蔽阈值自适应调整减参数,利用语音存在概率,对语音、噪声信号估计,避免低信噪比下端点检测(VAD)的不准确,有更强的鲁棒性。对算法进行了客观和主观测试,结果表明：相对于传统的谱减法,在几乎不损伤语音清晰度的前提下该算法能更好地抑制残留噪声和背景噪声,特别是对低信噪比和非平稳噪声干扰的语音信号,效果更加明显。     

改进的能量谱熵端点检测算法

为了提高传统谱熵算法在信噪比较低环境下的端点检测效果,将短时能量特征与谱熵特征相结合,提出一种改进的能量谱熵特征,将模糊C均值聚类算法和贝叶斯信息准则结合对改进的能量谱熵特征门限进行估计,最后采用双门限算法进行端点检测.仿真实验结果表明,在信噪比为-5 dB的白噪声环境下,改进的能量谱熵算法的端点检测正确率为76.9％,远高于短时能量算法和谱熵算法,在低信噪比环境下具有更优的端点检测效果与稳健性.     

多窗谱估计的语音增强减法研究

多带谱熵不仅能体现和谱熵一样的频率特性,还能体现能量的分布情况,因此在进语音检测时更趋向于采用多带谱熵估计。通过仿真,证明多带谱熵估计在非平稳信号检测中相比于谱熵估计的优越性,确定适合坦克环境的多带谱熵噪声估计算法。结合多带谱熵估计、相关加权、分帧相减等理论,提出一种以多窗谱估计为基础的改进的语音增强算法。仿真结果表明,提出的算法不仅能更好地抑制背景噪声和音乐噪声,而且还较好地保持了语音的可懂度和自然度。     

低信噪比下基于功率谱熵的语音端点检测算法

为了解决短波通信中语音检测的问题,针对短波语音信噪比低,噪声复杂的特点,对幅度谱熵算法进行了修正,选取功率谱熵作为VAD特征,加入谱熵平滑和hangover设计,研究了基于功率谱熵的语音端点检测算法。实验证明,算法对几种典型的短波语音均有比较理想的性能。     

改进相关统计模型的语音增强算法

语音和噪声的时频相关特性研究表明,"音乐噪声"区别于语音的一个重要特征是"音乐噪声"谱时频不相关.根据这一特点,在传统先验信噪比估计相关统计模型基础上给出了两点相关性补充假设.在此基础上,通过改进对数谱最小均方误差语音增强(LSA-MMSE)算法中的D-D先验信噪比估计,提出了改进对数谱最小均方误差语音增强算法.仿真实验采用了主观综合评分测度(MOS)和MBSD两种评价机制,实验结果表明,新模型和算法可以有效地抑制"音乐噪声"现象.     

OM-LSA和小波阈值去噪结合的语音增强

针对OM-LSA(optimally modified log-spectral amplitude estimator)算法产生的残留噪声,提出了一种结合OM-LSA和小波阈值去噪的语音增强算法。首先,进行语音对数幅度谱估计;然后,估计残留噪声,利用带噪语音第一级小波系数和语音不存在时的增益函数进行估计,解决了常规方法对增强后语音噪声估计不准确的问题;最后,在小波域利用软阈值法对语音信号进行阈值处理。实验结果表明,提出的算法有效地去除了OM-LSA算法中的残余噪声,在分段信噪比(segmental signal-to-noise ratio,SegSNR)和对数谱失真(log-spectral distortion,LSD)等指标评价上有较大的提高。     

基于谱熵噪声估计的改进减谱法

为优化基本减谱法在低信噪比下的性能,必须对噪声进行更为准确的估计。提出一种基于谱熵噪声估计的改进减谱法,通过谱熵值估计每一帧语音的噪声,利用减谱法减去噪声以达到降噪的目的。实验结果表明,该方法与传统消噪方法相比,在不同噪声环境下均能取得较好的去噪效果。     

一种改进型谱减算法的语音增强研究

针对低信噪比条件下基本谱减算法存在降噪效果不佳,产生音乐噪声过大,语音可懂度不高的问题,提出了一种改进型的谱减算法。算法先计算语音信号的倒谱距离值,检测出噪音段和语音段,用动态计算的噪声值代替基本谱减法采用的噪声统计均值;根据当前帧和噪声帧的倒谱距离比值动态设置谱减系数,改进了传统算法中谱减系数保持不变的缺点;同时采用三种方法抑制音乐噪声。仿真实验表明,在低信噪比情况下,改进型的谱减算法可以有效降噪,提高信噪比和可懂度,达到语音增强的目的。     

基于码本学习的改进谱减语音增强算法

提出一种可适应非平稳噪声环境的基于码本学习的改进谱减语音增强算法。该算法分为训练阶段和增强阶段。训练阶段,使用自回归模型对语音和噪声的频谱形状进行建模并构造语音和噪声码本;增强阶段,采用对数谱最小化算法估计出语音和噪声的频谱,通过谱相减消除噪声。算法在每个时间帧估计语音和噪声频谱,即使在语音存在时仍能够有效跟踪快速变化的非平稳噪声;采用自回归模型能得到噪声频谱的平滑估计,减少了音乐噪声。实验仿真表明,相比于传统谱减法和多带谱减法,改进的谱减法具有更好的噪声抑制性能并且语音失真更小。     

实时语音端点鲁棒检测

提出了一种适应复杂环境下的高效的实时语音端点检测算法,给出了每帧声信号在滤波中的噪声功率谱的推算方法。先将每帧语音的频谱进行迭代维纳滤波,再将它划分成若干个子带并计算出每个子带的频谱熵,然后把相继若干帧的子带频谱熵经过一组中值滤波器获得每帧的频谱熵,根据频谱熵的值对输入的语音进行分类。实验结果表明,该算法能够有效地区分语音和噪声,可以显著地提高语音识别系统的性能,在不同的噪声环境条件下具有鲁棒性。该算法计算代价小,简单易实现,适合实时语音识别系统的应用。     

基于噪声估计的二值掩蔽语音增强算法

针对现有的助听器语音增强算法在非平稳噪声环境下,残留大量背景噪声的同时还引入了“音乐噪声”,致使增强语音可懂度和信噪比不理想等问题。提出了一种基于噪声估计的二值掩蔽语音增强算法,该算法利用人耳听觉感知理论,结合人耳的听觉特性和耳蜗的工作机理。采用最小值控制递归平均（Minima-Controlled Recursive Averaging,MCRA）算法获得估计噪声和初步增强语音;将估计噪声和初步增强语音分别通过可以模拟人工耳蜗模型的gammatone滤波器组进行滤波处理,得到各自的时频表示形式;利用人耳的听觉掩蔽特性,计算含噪语音在时频域的二值掩蔽;利用二值掩蔽得到增强语音。实验结果表明：该算法很大程度上去除了谱减法引入的“音乐噪声”,与基于MCRA谱减法相比,增强语音的语言可懂度指数（Speech Intelligibility Index,SII）、主观语音质量评估（Perceptual Evaluation of Speech Quality,PESQ）和信噪比（Signal to Noise Ratio,SNR）都得到了提高。     

基于顺序统计滤波的实时语音端点检测算法

针对嵌入式语音识别系统,提出了一种高效的实时语音端点检测算法. 算法以子带频谱熵为语音/噪声的区分特征, 首先将每帧语音的频谱划分成若干个子带, 计算出每个子带的频谱熵, 然后把相继若干帧的子带频谱熵经过一组顺序统计滤波器获得每帧的频谱熵, 根据频谱熵的值对输入的语音进行分类. 实验结果表明, 该算法能够有效地区分语音和噪声, 可以显著地提高语音识别系统的性能. 在不同的噪声环境和信噪比条件下具有鲁棒性. 此外, 本文提出的算法计算代价小, 简单易实现, 适合实时嵌入式语音识别系统的应用.     

基于自适应噪声估计的语音增强技术

针对语音系统受外界强噪声干扰而导致识别精度降低以及通信质量受损的问题,提出一种基于自适应噪声估计的语音增强方法。通过端点检测将语音信号分为语音段与非语音段,对这两种情况的噪声幅度谱分别进行自适应估计,并对谱减法中不具有通用性的假设进行研究从而改进原理公式。实验结果表明,相对于传统谱减法,该方法能更好地抑制音乐噪声,并保持较高清晰度和可懂度,提高了强噪声环境下的语音识别精度和通信质量。     

一种改进的维纳滤波语音增强算法

提出了一种改进的语音增强算法,该算法以基于先验信噪比估计的维纳滤波法为基础。首先通过计算无声段的统计平均得到初始噪声功率谱;其次,计算语音段间带噪语音功率谱,并平滑处理初始噪声功率谱和带噪语音功率谱,更新了噪声功率谱;最后,考虑了某频率点处噪声急剧增大的情况,通过计算带噪语音功率谱与噪声功率谱的比值,自适应地调整噪声功率谱。将该算法与其他基于短时谱估计的语音增强算法进行了对比实验,实验结果表明：该算法能有效地减少残留噪声和语音畸变,提高语音可懂度。