结合非线性全局特征和谱特征的脑电情感识别

针对现有表征情感信息的脑电信号的非线性特征提取不完善的问题,将相空间重构技术引入情感脑电的识别中,提取了在相空间重构下基于轨迹的描述轮廓的三种非线性几何特征作为新的情感脑电特征。结合脑电信号的功率谱熵以及非线性属性特征（近似熵、最大Lyapunov指数、Hurst指数）,提出了基于主成分分析（PCA）的非线性全局特征（非线性几何特征+非线性属性特征）和功率谱熵的融合算法,以支持向量机（SVM）为分类器进行情感识别。结果显示,非线性全局特征能更有效地实现情感识别,二分类情感识别率约90%左右。基于PCA的融合情感特征相比单一特征能达到更佳的情感识别性能,四分类实验中平均识别率可达86.42%。结果表明,非线性全局特征相比非线性属性特征情感识别率有所提高,非线性全局特征以及功率谱熵的结合可以构造出更佳的情感脑电特征参数。     

基于混沌系统模型的非线性语音预测器

语音信号的产生过程是非线性的,而且具有混沌性。相对于线性模型,在重构相空间中建立的语音信号模型更接近实际系统,神经网络是建立非线性系统模型的常用工具。实验结果表明：在重构相空间中建立的基于径向基函数神经网络的预测器较线性预测器在性能上有明显提高。     

基于韵律特征的SVM说话人确认

提出了一种基于韵律特征和SVM的文本无关说话人确认系统。采用小波分析方法,从语音信号的MFCC、F0和能量轨迹中提取出超音段韵律特征,通过实验研究三者的韵律特征在特征层的最佳互补融合,得到信号的韵律特征PMFCCFE,用韵律特征的GMM均值超矢量作为参数训练目标话者的SVM模型,以更有效地区分目标话者和冒认话者。在NIST06 8side-1side数据库的实验表明,以短时倒谱参数的GMM-UBM系统为基准,超音段韵律特征的GMM-SVM系统的EER相对下降了57.9%,MinDCF相对下降了41.4%。     

基于相空间重构的语音特征研究

本文通过重构语音信号相空间。研究语音的相似序列重复度及其熵信息,分析比较了语音信号在相空间中的非线性特征。根据清音和浊音在多维相空间中的不同空间分布特性,对语音音素进行了分类。利用语音信号在相空间中的非线性特征可以为语音识别研究提供一个新的方向。     

基于混沌关联维特征提取的大数据聚类算法

大数据聚类过程是一个随机的非线性处理过程,具有很高的不确定性。 由于传统方法需要先验知识进行学习,不能很好地适应大数据的实时变化情况,无法有效实现大数据聚类,因此提出一种基于混沌关联特征提取的大数据聚类算法。分析了传统方法的弊端,通过重构相空间建立了一个多维的状态空间向量与混沌轨迹,使原系统中很多几何特征量保持不变,为分析原系统的混沌特征提供有效依据。将平均互信息量取第一个最小值时的横坐标所指的时间延迟作为重构相空间的最佳时间延迟,采用虚假最近邻点算法对最佳嵌入维数进行选择。将提取的关联维数这一特征量作为大数据聚类的混沌特征量,依据提取的混沌关联维特征对大数据进行聚类。仿真实验表明,所提算法能够有效提高数据的聚类效率,减少能耗,是一种有效的数据聚类方法。     

基于MFCC与分形维数混合参数的语音识别

针对语音气流中具有混沌特征,而分形可以定量地分析混沌现象,故分形可用来分析语音信号。语音波形具有分形特征,将分形用于改善语音识别技术更好地表现语音的特征,避免传统的分段线性处理所产生的局限性。将传统特征参数MFCC与分形特征结合起来,组成混合参数用于语音识别。实验结论显示,基于MFCC与分形维数混合参数的语音识别方法要好于使用单一MFCC参数的语音识别方法。     

基于聚合经验模态分解的情感语音特征提取

特征提取是情感语音识别系统的关键过程,决定系统整体识别性能。传统特征提取技术假定语音信号是线性、短时平稳信号,不具有自适应性。为此,通过聚合经验模态分解(EEMD)算法以非线性的处理方式提取特征。情感语音信号经EEMD分解后得到一组固有模态函数(IMF),利用相关系数法筛选出有效分量集合,对集合函数计算得到IMF能量特征(IMFE)。选用德国柏林语音库作为实验数据来源,将IMFE特征、韵律特征、梅尔倒谱系数特征以及三者的融合特征分别输入到支持向量机中,通过比较不同特征的识别结果验证IM FE特征的有效性。实验结果表明,IM FE特征与声学特征融合后的平均识别率达到91.67%,可有效区分不同的情感状态。     

基于广义回归神经网络的情感语音韵律特征预测

韵律特征是语音信号中情感信息的主要表征之一。为了更好地进行情感语音合成的研究,本文通过提取普通话情感语音的韵律特征进行分析,采用广义回归神经网络构建了一个情感语音韵律特征预测模型,并根据所提取的测试集数据文本语境信息进行韵律特征预测,实验获得了相应的结果。实验结果表明,情感语音韵律特征预测效果较好。     

SMFCC:一种新的语音信号特征提取方法

针对说话人识别系统中存在的有效语音特征提取以及噪声影响的问题,提出了一种新的语音特征提取方法——基于S变换的美尔倒谱系数(SMFCC)。该方法是在传统美尔倒谱系数(MFCC)的基础上利用S变换的二维时频多分辨率特性,以及奇异值分解(SVD)方法的二维时频矩阵有效去噪性,并结合相关统计分析方法最终获得语音特征。采用TIMIT语音数据库,将所提的特征和现有特征进行对比实验。SMFCC特征的等错误率(EER)和最小检测代价(MinDCF)均小于线性预测倒谱系数(LPCC)、MFCC及其结合方法LMFCC,比MFCC的EER和MinDCF08分别下降了3.6%与17.9%。实验结果表明所提方法能够有效去除语音信号中的噪声,提升局部分辨率。     

基于三流DBN模型的听视觉情感识别

为更好地对听视觉情感信息之间的关联关系进行建模,提出一种三流混合动态贝叶斯网络情感识别模型(T_AsyDBN)。采用MFCC特征及基于基频和短时能量的局域韵律特征作为听觉输入流,在状态层同步。将面部几何特征和面部动作参数特征作为视觉输入流,与听觉输入流在状态层异步。实验结果表明,该模型优于有状态异步约束的听视觉双流DBN模型,6种情感的平均识别率从 52.14%提高到63.71%。     

采用GW-MFCC模型空间参数的语音情感识别

针对单一语音特征对语音情感表达不完整的问题,将具有良好量化和插值特性的LSF参数与体现人耳听觉特性的MFCC参数相融合,提出基于线谱权重的MFCC（WMFCC）新特征。同时,通过高斯混合模型来对该参数建立模型空间,进一步得到GW-MFCC模型空间参数,以获取更高维的细节信息,进一步提高情感识别性能。采用柏林情感语料库进行验证,新参数的识别率比传统的MFCC和LSF分别有5.7%和6.9%的提高。实验结果表明,提出的WMFCC以及GW-MFCC参数可以有效地表现语音情感信息,提高语音情感识别率。     

核典型相关分析算法的多特征融合情感识别

为了提高情感识别的正确率,针对单模情感特征及传统特征融合方法识别低的缺陷,提出了一种核典型相关分析算法(KCCA)的多特征(multi-features)融合情感识别方法(MF-KCCA)。分别提取语音韵律特征和分数阶傅里叶域表情特征,利用两种特征互补性,采用KCCA将它们进行融合,降低特征向量的维数,利用最近邻分类器进行情感分类和识别。采用加拿大瑞尔森大学数据库进行仿真实验,结果表明,MF-KCCA有效提高了语音情感的识别率。     

融合倒谱特征的脑电（EEG）情感分类

近年来,通过分析脑电图（EEG）信号来实现情感识别的课题越来越被研究者所重视。为了丰富特征的表示能力,获得更高的情感识别分类准确率,尝试将语音信号特征梅尔频率倒谱系数MFCC应用于脑电信号。在对EEG信号小波变换的基础上将提取得到的MFCC特征与EEG特征相互融合,通过利用深度残差网络（ResNet18）的特性进行情感分类识别。实验结果表明,比起传统的单一利用EEG特征,添加了MFCC特征使得情感维度Arousal和Valence两者的识别准确率分别提升了6%和4%,达到了86.01%和85.46%,从而提升了情感的识别准确度。     

Hilbert边际能量谱在语音情感识别中的应用

情感特征的提取是语音情感识别的重要方面。由于传统信号处理方法的局限,使得提取的传统声学特征特别是频域特征并不准确,不能很好地表征语音的情感特性,因而对情感识别率不高。利用希尔伯特黄变换（HHT）对情感语音进行处理,得到情感语音的希尔伯特边际能量谱;通过对不同情感语音的边际能量谱基于Mel尺度的比较分析,提出了一组新的情感特征：Mel频率边际能量系数（MFEC）、Mel频率子带频谱质心（MSSC）、Mel频率子带频谱平坦度（MSSF）;利用支持向量机（SVM）对5种情感语音即悲伤、高兴、厌倦、愤怒和平静进行了识别。实验结果表明,通过该方法提取的新的情感特征具有较好的识别效果。     

基于时频分布与MFCC的说话人识别

针对MFCC不能得到高效的说话人识别性能的问题,提出了将时频特征与MFCC相结合的说话人特征提取方法。首先得到语音信号的时频分布,然后将时频域转换到频域再提取MFCC+MFCC作为特征参数,最后通过支持向量机来进行说话人识别研究。仿真实验比较了MFCC、MFCC+MFCC分别作为特征参数时语音信号与各种时频分布的识别性能,结果表明基于CWD分布的MFCC和MFCC的识别率可提高到95.7%。     

基于EMD的改进MFCC的语音情感识别

人在不同情感下的语音信号其非平稳性尤为明显,传统的MFCC只能反映语音信号的静态特征,经验模态分解能够精细地刻画语音信号的非平稳特性。为提取情感语音的非平稳特征,用经验模态分解将情感语音信号分解为一系列固有模态函数分量,通过Mel滤波器后取其对数能量,进行DCT反变换后得到改进的MFCC作为情感识别的新特征,采用支持向量机对高兴、生气、厌烦和恐惧等四种语音情感识别。仿真实验结果表明：改进的MFCC识别率达到77.17%,在不同的信噪比下,识别率最大可提高3.26%。     

相空间重构在语音情感识别中的研究

为了更为全面地表征语音情感状态,弥补线性情感特征参数在刻画不同情感类型上的不足,将相空间重构理论引入语音情感识别中来,通过分析不同情感状态下的混沌特征,提取Kolmogorov熵和关联维作为新的情感特征参数,并结合传统语音特征使用支持向量机（SVM）进行语音情感识别。实验结果表明,通过引入混沌参数,与传统物理特征进行识别的方案相比,准确率有了一定的提高,为语音情感的识别提供了一个新的研究途径。     

A clustering based feature selection method in spectro-temporal domain for speech recognition

Spectro-temporal representation of speech has become one of the leading signal representation approaches in speech recognition systems in recent years. This representation suffers from high dimensionality of the features space which makes this domain unsuitable for practical speech recognition systems. In this paper, a new clustering based method is proposed for secondary feature selection/extraction in the spectro-temporal domain. In the proposed representation, Gaussian mixture models (GMM) and weighted K-means (WKM) clustering techniques are applied to spectro-temporal domain to reduce the dimensions of the features space. The elements of centroid vectors and covariance matrices of clusters are considered as attributes of the secondary feature vector of each frame. To evaluate the efficiency of the proposed approach, the tests were conducted for new feature vectors on classification of phonemes in main categories of phonemes in TIMIT database. It was shown that by employing the proposed secondary feature vector, a significant improvement was revealed in classification rate of different sets of phonemes comparing with MFCC features. The average achieved improvements in classification rates of voiced plosives comparing to MFCC features is 5.9% using WKM clustering and 6.4% using GMM clustering. The greatest improvement is about 7.4% which is obtained by using WKM clustering in classification of front vowels comparing to MFCC features.     

面向语音情感识别的语谱特征提取算法研究

语音情感识别的精度很大程度上取决于不同情感间的特征差异性。从分析语音的时频特性入手,结合人类的听觉选择性注意机制,提出一种基于语谱特征的语音情感识别算法。算法首先模拟人耳的听觉选择性注意机制,对情感语谱信号进行时域和频域上的分割提取,从而形成语音情感显著图。然后,基于显著图,提出采用Hu不变矩特征、纹理特征和部分语谱特征作为情感识别的主要特征。最后,基于支持向量机算法对语音情感进行识别。在语音情感数据库上的识别实验显示,提出的算法具有较高的语音情感识别率和鲁棒性,尤其对于实用的烦躁情感的识别最为明显。此外,不同情感特征间的主向量分析显示,所选情感特征间的差异性大,实用性强。