基于谱熵的耳语音增强研究

建立了一个小型耳语音库,并分析了耳语音的特点。在此基础上引入基于子带功率谱熵的改进谱减法对耳语音进行增强处理。该方法通过分析耳语音信号的子带功率谱熵,检测出耳语音的噪音段和语音段,然后对噪音段和语音段分别进行改进谱减处理,以达到良好的去噪效果。实验证明:此方法能有效分离出耳语音的噪声段和语音段,与传统谱减法相比,信噪比有了较大的提高。     

基于听觉掩蔽效应的语音增强算法

对于低信噪比环境下的语音信号,传统谱减法残留的背景噪声较大。针对该问题,基于听觉掩蔽效应提出一种改进的语音增强算法。将人耳听觉掩蔽特性与功率谱减法相结合,设计一种时域递归平均算法对噪声进行估计,同时对带噪语音信号做频谱相减处理,从听觉的角度出发,利用估计的语音信号功率谱计算掩蔽阈值,并引入谱减功率修正系数和谱减噪声系数,实现带噪语音的信号增强。利用Matlab 2012b进行仿真,实验结果表明,该算法在低信噪比条件下能够较好地抑制背景噪声,改善语音质量,且与改进自适应滤波算法相比,其输出信号的信噪比可提高5%左右。     

改进相位谱补偿的语音增强方法

针对传统单通道语音增强方法中用带噪语音相位代替纯净语音相位重建时域信号，使得语音主观感知质量改善受限的情况，提出了一种改进相位谱补偿的语音增强算法。该算法提出了基于每帧语音输入信噪比的Sigmoid型相位谱补偿函数，能够根据噪声的变化来灵活地对带噪语音的相位谱进行补偿；结合改进DD的先验信噪比估计与语音存在概率算法（SPP）来估计噪声功率谱；在维纳滤波中结合新的语音存在概率噪声功率谱估计与相位谱补偿来提高语音的增强效果。相比传统相位谱补偿（PSC）算法而言，改进算法可以有效抑制音频信号中的各类噪声，同时增强语音信号感知质量，提升语音的可懂度。     

基于听觉掩蔽效应的多频带谱减语音增强方法

为了减小传统谱减法引入的音乐噪声,提出了一种将多频带谱减和听觉掩蔽效应相结合的语音增强算法.用加权递归平滑的方法估计噪声的功率谱,对带噪的语音信号进行多频带谱减,计算听觉掩蔽阈值,再根据掩蔽阈值动态地调节谱减因子,通过增益函数得到增强后语音信号的频谱.仿真实验结果表明,与传统的谱减法相比,该算法在信噪比较低情况下,背景噪声和残余噪声得到了有效的抑制,语音信号的清晰度和可懂度也有了明显提升.     

基于非平稳噪声估计的改进谱减语音增强算法

传统的谱减法无法有效地抑制实际语音通信中的非平稳噪声,为了进一步提高谱减法的去噪性能,提出了一种改进的噪声估计算法,首先将带噪语音的功率谱按照Bark频率进行子带划分,然后分别在每个子带内利用改进的最小统计量控制递归平均方法跟踪噪声的变化,从而在准确估计非平稳噪声的功率谱的同时减少计算量。将该算法应用到谱减法中,并与传统的增强型谱减法进行对比实验,实验结果表明：改进的谱减法能够更好地去除各种非平稳噪声,而且能够有效抑制“音乐噪声”,使得增强后的语音具有更好的音质。     

基于掩蔽估计与优化的单通道语音增强算法

单通道语音增强算法通过从带噪语音中估计并抑制噪声成分来得到增强语音。然而，噪声估计算法在计算时存在过估现象，导致部分估计噪声能量值比实际值大。尽管可以通过补偿消去这些过估值，但引入的误差同样会降低增强语音的整体质量。针对此问题，提出一种基于计算听觉场景分析（CASA）的时频掩蔽估计与优化算法。首先，通过直接判决（DD）算法估计先验信噪比（SNR）并计算初始掩蔽；其次，利用噪声与带噪语音在Gammatone频带内的互相关（ICC）系数来计算噪声的存在概率，结合带噪语音能量谱得到新的噪声估计，减少原估计噪声中的过估成分；然后，利用优化算法对初始掩蔽进行迭代处理以减少其中因噪声过估而存在的误差并增加其中的目标语音成分，在满足条件后停止迭代并得到新的掩蔽；最后，利用新的掩蔽合成增强语音。实验结果表明在不同的背景噪声下，相比优化前，新的掩蔽使增强语音获得了较高的主观语音质量（PESQ）和语音可懂度（STOI）值，提升了语音听感与可懂度。     

基于卷积神经网络的面罩语音识别

针对带噪面罩语音识别率低的问题,结合语音增强算法,对面罩语音进行噪声抑制处理,提高信噪比,在语音增强中提出了一种改进的维纳滤波法,通过谱熵法检测有话帧和无话帧来更新噪声功率谱,同时引入参数控制增益函数;提取面罩语音信号的Mel频率倒谱系数(MFCC)作为特征参数;通过卷积神经网络(CNN)进行训练和识别,并在每个池化层后经局部响应归一化(LRN)进行优化.实验结果表明:该识别系统能够在很大程度上提高带噪面罩语音的识别率.     

基于TEO能量谱减法的语音增强技术的研究

谱减法是目前减少噪声干扰、提高语音质量的一种有效方法。为了进一步提高谱减法的去噪性能,提出一种基于TEO(Teager Energy Operator)能量的改进谱减法。该方法利用TEO能量对带噪语音进行语音活动检测,区别出噪声段和语音段,对噪声段和语音段分别进行谱减处理,既保证了语音质量,又尽可能地消除了噪声干扰。在F16战斗机噪声环境中对算法性能进行测试,结果表明,该方法提高了输出信噪比,抑制了音乐噪声,具有良好的语音增强效果。     

一种改进的基于谱熵的语音端点检测技术

论文提出了基于时频谱减增强和谱熵的语音端点检测算法。算法对带噪语音在频域利用谱减法去除宽带加性噪声,在时域去除由谱减带来的残差噪声从而对语音进行了增强。对增强后的语音利用谱熵特征进行端点检测。实验结果表明,此算法快速有效,具有较强的抗噪能力,特别适合低信噪比的语音端点检测。     

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.     

一种改进的最小统计噪声功率谱估计算法

噪声功率谱估计是语音增强系统中的一个重要部分。基于Martin提出的最小统计噪声功率谱估计算法（MS）提出了一种改进的噪声功率谱估计算法。实验结果表明算法能够较好跟踪噪声谱的变化,提高噪声功率谱估计的准确性,改善增强后语音的质量。     

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。     

Auditory driven subband speech enhancement for automatic recognition of noisy speech

Speech recognizers achieve high recognition accuracy under quiet acoustic environments, but their performance degrades drastically when they are deployed in real environments, where the speech is degraded by additive ambient noise. This paper advocates a two phase approach for robust speech recognition in such environment. Firstly, a front end subband speech enhancement with adaptive noise estimation (ANE) approach is used to filter the noisy speech. The whole noisy speech spectrum is portioned into eighteen dissimilar subbands based on Bark scale and noise power from each subband is estimated by the ANE approach, which does not require the speech pause detection. Secondly, the filtered speech spectrum is processed by the non parametric frequency domain algorithm based on human perception along with the back end building a robust classifier to recognize the utterance. A suite of experiments is conducted to evaluate the performance of the speech recognizer in a variety of real environments, with and without the use of a front end speech enhancement stage. Recognition accuracy is evaluated at the word level, and at a wide range of signal to noise ratios for real world noises. Experimental evaluations show that the proposed algorithm attains good recognition performance when signal to noise ratio is lower than 5 dB.     

基于TF-GSC的多通道后置滤波语音增强算法

针对传统语音增强算法在非平稳噪声,尤其是在噪声为语音的环境下,对噪声的抑制效果急剧下降的情况,提出了一种基于传递函数—广义旁瓣抵消(TF-GSC)和最佳修正测井谱振幅估计量(OM-LSA)的改进型多通道后置滤波语音增强算法.算法在后置滤波时,利用TF-GSC输出信号与参考噪声之间的相互关系求解出语音存在概率,并更新噪声功率谱估计.实验结果表明:算法可以有效地抑制非平稳噪声,提高语音增强算法在语音噪声环境下的鲁棒性.     

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。     

A novel fast nonstationary noise tracking approach based on MMSE spectral power estimator

Estimating the noise power spectral density (PSD) from the corrupted speech signal is an essential component for speech enhancement algorithms. In this paper, a novel noise PSD estimation algorithm based on minimum mean-square error (MMSE) is proposed. The noise PSD estimate is obtained by recursively smoothing the MMSE estimation of the current noise spectral power. For the noise spectral power estimation, a spectral weighting function is derived, which depends on the a priori signal-to-noise ratio (SNR). Since the speech spectral power is highly important for the a priori SNR estimate, this paper proposes an MMSE spectral power estimator incorporating speech presence uncertainty (SPU) for speech spectral power estimate to improve the a priori SNR estimate. Moreover, a bias correction factor is derived for speech spectral power estimation bias. Then, the estimated speech spectral power is used in “decision-directed” (DD) estimator of the a priori SNR to achieve fast noise tracking. Compared to three state-of-the-art approaches, i.e., minimum statistics (MS), MMSE-based approach, and speech presence probability (SPP)-based approach, it is clear from experimental results that the proposed algorithm exhibits more excellent noise tracking capability under various nonstationary noise environments and SNR conditions. When employed in a speech enhancement system, improved speech enhancement performances in terms of segmental SNR improvements (SSNR+) and perceptual evaluation of speech quality (PESQ) can be observed.     

基于改进谱平滑策略的IMCRA算法及其语音增强

噪声谱估计算法在单通道语音增强方法中起着重要作用,为了改善噪声谱估计算法对噪声的估计和更新能力,结合最小统计（MS）算法,对改进的基于控制的递归平均（IMCRA）噪声谱估计算法的递归平均参数进行改进,并用一阶递归的方式对平滑功率谱的最小值进行改进。采用谱减法对含噪语音信号作去噪处理,从客观和主观两方面对不同算法的性能进行评价,对比分析不同噪声不同信噪比下增强前后语音的分段信噪比（segSNR）、PESQ得分、MOS得分。实验结果表明,提出的方法能够更好地跟踪噪声信号变化,改善语音质量。     

多通道助听器语音降噪算法研究

维纳滤波算法是改善噪声环境下听障患者语音理解度的常用算法之一。针对传统维纳滤波算法噪声谱估计偏差大的问题,提出一种基于改进的多通道维纳滤波算法的助听器语音降噪算法。算法首先结合人耳听觉特性和助听器响度补偿的特点,将语音信号进行Gammatone分解为多路子带信号。然后在每个子带内用基于先验信噪比估计的维纳滤波器进行语音增强处理。最后通过综合子带信号,得到增强的语音。此外,为了改善维纳滤波算法噪声谱估计的问题,提出一种基于包络估计的语音活动检测算法,并用于改善维纳滤波性能。实验结果表明,与传统维纳滤波法相比,该方法能更有效地抑制残留噪声,提高语音可懂度,具有较高的实用价值。