噪声谱估计算法对语音可懂度的影响

噪声谱估计是单通道语音增强算法的关键步骤,当前大部分语音增强算法旨在提高语音质量,提高语音可懂度的算法却很少。在传统的单通道语音增强算法中,语音质量的提高往往是以牺牲语音的可懂度为代价的。对目前主流的几种噪声谱估计算法对语音可懂度影响进行分析。在不同噪声背景、不同信噪比情况下进行噪声谱估计,并采用谱减法对含噪语音信号作去噪处理,对比分析不同噪声、不同信噪比下增强前后语音的短时客观可懂度(Short-Time Objective Intelligibility,STOI)值,最后根据信噪比,对比分析了不同噪声环境下,语音增强前后语音能量高于噪声能量的时频块所占比例。实验表明,相比其他噪声估计算法,最小统计(Minima Statistics,MS)算法由于保留了更多的以语音能量为主的时频块,使得去噪后的语音有较高的可懂度。     

低信噪比环境下的语音识别方法研究

单通道语音信号在信噪比较大的环境下经过增强后再识别,能表现出较高的识别率。但是在低信噪比环境下,增强后语音信号的识别率急剧下降。针对此种情况,提出了一种用在识别系统前端的语音增强算法,该增强算法将采集到的带噪语音信号先使用对数最小均方误差(Logarithmic Minimum Mean Square Error,Log MMSE)提高其信噪比,然后再利用改进的维纳滤波去除噪声残留并提升语音可懂度,最后用梅尔频率倒谱系数(Mel-Frequency Cepstral Coefficients,MFCC)和隐马尔科夫模型(Hidden Markov Model,HMM)对增强后的语音信号做特征提取并识别。实验分析结果表明,该方法能有效地抑制背景噪声并减少噪声残留,显著提升低信噪比环境下语音识别的准确性。     

改进的最小均方误差语音增强算法的研究

针对传统最小均方误差谱幅度估计（MMSE—STSA．minimum mean-square error-short time spectral amplitude）语音增强算法无法有效的跟踪非平稳噪声变化的问题,对一种改进的MMSE-STSA语音增强算法进行了研究和仿真。该算法对背景噪声的估计利用加权噪声估计方法：采用一个非线性函数根据带噪语音信噪比（SNR．signal—to-noise ratio）的变化计算得到相应的加权因子并作用于带噪语音信号,对加权的带噪语音求平均得到估计的背景噪声。算法中的谱增益修正,还可以抑制低信噪比时的残留噪声以及避免对带噪语音的过抵消。实验结果表明,该方法能很好的跟踪非平稳噪声的变化,不仅在增强性能上有很好的效果,同时降低了语音的失真。     

基于子空间方法的语音增强算法研究

给出了一种基于子空间方法的语音信号增强处理算法，该算法提供了在语音信号失真和残留噪声之间进行控制的机制，克服了以往语音增强算法中对语音信号的噪声特点的限制，可以对混有加性白噪声、有色噪声和音乐噪声的语音信号进行增强处理。     

一种改进的基于对数谱估计的语音增强算法

提出了一种基于对数谱估计的改进型语音增强算法。相对于传统语音增强算法,在语音信号存在不确定的条件下,利用软判决增益因子修正技术调正带噪语音信号的对数谱幅度,抑制背景噪声。引入的改进型先验信噪比估计和语音信号先验不存在概率估计方法,能够有效地估计得出语音信号的存在概率,进而求得语音信号存在时的谱增益因子函数,联合语音信号不存在时设定的增益因子函数加权求得谱增益函数。计算机仿真表明,即使在低信噪比条件下,输入背景噪声为高斯白噪声和粉红噪声等加性白噪声时,所提算法对噪声的抑制效果非常明显,且有效地克服了传统算法中引入的“音乐噪声”和语音信号畸变。     

一种低信噪比环境下的语音端点检测算法

端点检测技术是语音信号处理的关键技术之一，为提高低信噪比环境下端点检测的准确率和稳健性，提出了一种非平稳噪声抑制和调制域谱减结合功率归一化倒谱距离的端点检测算法。该算法首先通过抑制非平稳噪声再采用调制域谱减消除残余噪声来提升信噪比，减少语音失真。然后再提取每帧信号的功率归一化倒谱系数，计算每帧信号与背景噪声的功率归一化倒谱距离。最后将该倒谱距离作为检测参数，采用双门限判决方法进行端点检测。实验结果表明，该端点检测算法对语音帧和噪声帧具有较好的区分性。此外，在低信噪比环境下，所提出的算法对于不同类型的噪声都具有较好的稳健性。     

低信噪比环境下语音识别的鲁棒性方法研究

针对噪声环境下语音识别率急剧下降的问题，提出了一种基于语音时频域稀疏性原理的改进最小方差无畸变响应波束形成与改进维纳滤波结合的算法。该算法首先利用麦克风阵列语音信号的空间信息，通过基于时频掩蔽的改进最小方差无畸变响应波束形成器，增强目标声源方向的语音信号，抑制其他方向噪声的干扰，然后再使用改进的维纳滤波器去除残留噪声并提高语音可懂度，对增强后的语音信号提取梅尔频率倒谱系数作为特征参数，使用隐马尔可夫模型搭建语音识别系统。实验结果表明，该方法能够有效提高低信噪比环境下的语音识别率，具有较好的鲁棒性。     

基于小波变换多阈值语音增强处理研究

语音通信过程不可避免地会受到各种噪声的干扰，噪声降低了语音的信噪比和可懂度。语音增强就是对带噪语音进行处理，以改善语音质量。小波变换具有多尺度的特性，可以由粗及细的逐步观察信号。本文研究了一种基于小波多尺度特性的多阈值处理的语音增强算法，根据不同的尺度因子和位移因子选择不同的阈值，利用软阈值函数对带噪语音进行消噪，并比较分析了各种小波基处理带噪语音的不同效果。实验结果表明，该算法可以明显提高语音的信噪比，并提高了语音的清晰度和可懂度。     

听觉掩蔽效应语音增强的改进算法

含噪信号利用掩蔽效应去噪后,噪声估计的误差导致语音失真。在利用听觉阈值计算谱减系数时提出了一种改进的计算方法,通过增加修改参数来抑制语音的过分衰减,减少了语音失真,然后基于MMSE准则对增强的语音谱再进行平滑处理,进一步抑制音乐噪声。实验表明该算法在不影响语音失真的基础上,提高了信噪比,消除了音-／乐噪声,主观测听的语音音质明显提高。     

基于Mel刻度短时能量差的语音活性检测算法

语音活性检测是语音增强中的一个重要问题。大部分的语音活性检测方法都是建立在相对理想的实验室条件下的．要求背景噪声保持平稳，信噪比较高，这些条件在实际噪声环境中很难满足。本文提出的基于Mel刻度短时能量差的语音活性检测算法，距离测度简单，物理意义叫确，在低信噪比、缓变非平稳噪声环境下，标定准确，鲁棒性好。将其应用在维纳滤波语音增强中的噪声特性估计上，取得了较为理想的效果。     

改进的Kullback-Leibler复非负矩阵分解语音增强算法

针对单通道非负矩阵分解语音增强算法忽略相位信息的问题,提出了一种改进的Kullback-Leibler复非负矩阵分解的语音增强算法。该算法考虑到传统非负矩阵分解算法在复频域中增强语音时目标函数的影响,构建了一种适用于复频域的Kullback-Leibler散度下的目标函数,同时采用频谱一致性约束相位谱补偿算法,使其重构出的语音数据相位谱得到进一步的调制。实验结果表明,对于不同的非平稳噪声,所提出的算法在不同信噪比下均取得了较好的语音增强效果,尤其在低信噪比条件下（0 dB以下）语音增强效果较为明显,性能评估指标的增量较高,较好地克服了由传统相位谱补偿算法造成的信源失真率较低的缺点,进一步减少失真,抑制背景噪声,实现语音增强。     

基于改进的Kalman滤波的语音增强算法

传统的kalman滤波方法在推导过程中假定观测噪声为白噪声。通常对于有色噪声需要用白噪声激励的方法予以模拟,并且需要以牺牲运算量作为代价。本文提出了一种改进的基于kalman滤波的语音增强算法,可以处理白噪声和有色噪声情况,不需要增加计算量,仿真结果表明了该算法对有色噪声的语音增强性能要优于基于传统kalman滤波方法。     

采用双谱特征的语音可懂度评价算法

针对现有的语音可懂度评价方法不能有效地处理信号在多种类型的非线性失真下的变化,提出了一种基于双谱特征的语音可懂度评价(Bispectral Speech Intelligibility Metric,BSIM)算法,用三阶统计量从语音信号的谱图中提取特征。双谱可以检测语音信号中的非线性相位耦合,抑制非高斯信号中的高斯噪声,从而揭示更多隐含于信号内部的有用信息。将本方法与现有的语音可懂度指标进行了比较,结果表明,此方法可以成功地预测线性失真和非线性失真造成的语音可懂度下降,其评价结果与主观可懂度结果具有很高的相关度,对信号失真变化敏感。     

On the subsample time delay estimation of narrowband ultrasonicechoes

Correlation based time delay estimators, optimal under certain conditions, exhibit the well-known threshold effect of poor performance at low signal-to-noise ratio (SNR). This sudden reduction in performance of the correlation based time delay estimators at low SNR arises from the misidentification of one unique “extremum” in very noisy conditions and from the peak fitting procedure in the case of the subsample time delay estimation. In this paper, two new estimators-the MSX and MXS-for the estimation of subsample time delays in narrow-band signals are proposed. In these estimators, cross-correlations and autocorrelations are matched at a number of different lags to yield a number of time delay estimates which are subsequently combined to obtain one robust time delay estimate. They seem to perform adequately over the SNR range used in simulations of -5 to 20 dB. Their performances are compared to those of two cross-correlation based estimators. Using simulated data, it is demonstrated that all four estimators perform well at high SNR, but at low SNR the proposed MSX and MXS estimators offer significant improvements in the bias and variance of the estimates. Additionally, these findings are verified using ultrasonic experimental data at three different SNR     

一种基于滤波器组设计的多频带组合信号增强方法

针对低信噪比情况下未知多频带组合信号增强及其检测问题,提出了一种基于滤波器组设计的多频带组合信号增强方法。首先,依据耳蜗时频分解原理设计伽马通滤波器组,对传感器采集数据进行分频带处理;然后,根据信号与背景噪声在强度和稳定性上的差异性,对各频带数据进行方差归一化处理,建立判决统计量;最后,依据判决统计量对各频带数据进行判决处理,实现对多频带组合信号增强。数值仿真结果表明,在仿真条件下,该方法能够将数据中未知多频带组合信号信噪比提高6 dB以上,在信号频带未知情况下实现了对多频带组合信号的增强,提升了能量累积检测方法对未知多频带组合信号的检测效果。