基于改进压缩感知的说话人识别抗噪算法

压缩感知CS(compressive sensing)是一种基于信号稀疏性,有效提取信号中有用信息的方法。根据语音信号和干扰噪声在离散余弦变换域DCT(discrete cosine transform)稀疏性的不同,提出一种基于改进压缩感知的说话人识别抗噪算法。在用正交匹配追踪OMP(orthogonal matching pursuit)算法重构语音信号时设定相关度阈值和语音恢复阈值,不仅有效恢复了语音信号,而且实现了语音增强。然后通过Gammatone滤波器组,对恢复语音信号进行处理,提取特征参数GFCC。仿真实验在高斯混合模型识别系统中进行,实验结果表明,将这种方法应用于说话人识别抗噪系统,系统的识别率及鲁棒性都有明显提高。     

量化压缩感知在语音压缩编码中的应用

利用语音信号在离散余弦变换（ DCT）域的近似稀疏性和量化压缩感知理论,文中提出一种基于量化压缩感知的语音压缩编码方案。编码端利用压缩感知技术,将语音信号投影成数据量大大减少的观测序列,然后对观测序列采用Lloyd-Max量化得到量化后的观测样值;解码端直接利用量化后的观测样值,结合重构算法重构出原始语音信号的DCT系数,经过DCT反变换得到重构后的语音信号,并采用后置低通滤波器改善重构语音的听觉效果。该编码方案解码端不需要进行反量化,而是直接利用量化后的观测样值进行重构,有效降低了解码端的运算量及复杂度。仿真结果表明：采用量化迭代硬阈值（QIHT）算法重构效果优于迭代硬阈值算法（IHT）,重构语音的信噪比能达到20 dB以上,MOS分达到3.26。     

基于MP算法的语音信号稀疏分解

语音信号稀疏分解是一种新的语音信号分解方法,可以将语音信号分解为很简洁的近似表达形式。在语音信号稀疏分解的基础上,可应用于语音处理的多个方面,如语音压缩、语音去噪和语音识别等。研究利用Matching Pursuit（MP）算法实现语音信号的稀疏分解,实验结果表明基于MP算法的语音信号稀疏分解具有较好的重建精度和较高的稀疏度。     

用EMD和小波消噪的加速度信号压缩重构新方法

针对噪声破坏加速度信号稀疏性、降低其压缩感知重构算法性能问题,提出了一种用经验模态分解(EMD)和小波分析联合消噪的加速度信号压缩重构新方法.该方法首先采用EMD和小波阈值联合消噪方法对加速度信号消噪处理,保持加速度信号内在稀疏性;然后基于压缩感知理论和加速度信号块结构信息,采用块稀疏贝叶斯学习算法以高概率重构原始加速度信号.采用USC-HAD人体日常行为数据库中的加速度信号验证本文方法的有效性.实验结果表明,本文所提方法的信噪比和均方根误差明显优于未经消噪处理的压缩感知重构算法,能够有效抑制加速度信号噪声,增大加速度信号稀疏度,提高加速度信号压缩重构算法性能.     

盲源分离在单通道语音增强算法中的应用

提出一种单通道语音增强算法。首先由接收到的单声道语音信号的含噪部分构造一个假想噪声源,将这一噪声源和含噪的信号作为多通道自适应去相关（MAD）盲分离算法的输入,得到增强的语音信号。进一步将这一增强的语音作为输入,利用Daubechies小波对其进行分解,在小波域中选取合适的阈值函数进行滤波,然后合成时域语音信号。根据以上步骤得到的增强语音有较高的信噪比及可懂度。     

压缩感知与EMD相结合的带噪面罩语音增强

针对带噪面罩语音清晰度和可懂度低的问题,提出了一种将压缩感知和经验模式分解（Empirical Mode Decomposition,EMD）相结合的方法来对带噪面罩语音进行增强。首先对带噪面罩语音进行EMD分解得到其本征模式函数信号分量,对其特定本征模式分量进行小波阈值去噪;然后对全部信号分量进行压缩感知,最后重构信号分量得到增强后面罩语音。由实验结果可知,文中提出的方法去噪效果较好,重构误差较小,稳定性较高,有效地实现了面罩语音的增强。     

稀疏低秩模型及相位谱补偿的语音增强算法

针对现有的语音增强算法存在增强效果差、语音信号失真等问题,提出了稀疏低秩模型及改进型相位谱补偿的语音增强算法。首先,用稀疏低秩模型处理含噪语音的幅度谱,得到分离后的语音。接着,用归一化最小均方自适应滤波算法优化相位谱补偿算法的补偿因子。然后,对稀疏低秩分离后的语音进行改进型相位谱补偿处理,得到最终增强的语音。最后,对增强后的语音进行感知语音质量评价分析及频谱分析。实验结果表明,该方法能够有效地去除噪声,并且在低信噪比的情况下,可以保持语音的清晰度。     

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。     

基于压缩感知的混合光谱解析算法

压缩感知利用信号的稀疏性通过求解欠定线性系统的解来有效地重建信号,其稀疏性要求信号在某个域中是稀疏的.压缩感知理论认为一般情况下,信号的相关性越小,恢复算法的性能越好.求解压缩感知问题的方法有贪婪追踪、凸松弛方法、迭代收缩等算法,以及贝叶斯框架、置信传播等.从欠定线性矩阵方程角度讨论压缩感知问题,通过两种不同量测矩阵(...     

压缩感知理论在语音通信系统中的应用研究

本文介绍了压缩感知理论,并把这一理论应用在语音通信系统中。根据语音信号的短时平稳性、频域的可稀疏性,采用结合DCT和FFT两种不同稀疏基的OMP重构算法对语音信号进行重构,并对重构结果进行主客观评价。实验结果表明:固定帧长和压缩感知采样率M/N对语音信号重构性能有影响;以及当M/N>0.4时,DCT稀疏基表现出更好的重构性能;当M/N<0.4时,FFT稀疏基表现出更好的重构性能。     

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。     

语音分离与HMM相结合的语音增强方法

针对基于隐马尔科夫（HMM,Hidden Markov Model）的MAP和MMSE两种语音增强算法计算量大且前者不能处理非平稳噪声的问题,借鉴语音分离方法,提出了一种语音分离与HMM相结合的语音增强算法。该算法采用适合处理非平稳噪声的多状态多混合单元HMM,对带噪语音在语音模型和噪声模型下的混合状态进行解码,结合语音分离方法中的最大模型理论进行语音估计,避免了迭代过程和计算量特别大的公式计算,减少了计算复杂度。实验表明,该算法能够有效地去除平稳噪声和非平稳噪声,且感知评价指标PESQ 的得分有明显提高,算法时间也得到有效控制。     

子空间与维纳滤波相结合的语音增强方法

针对复杂背景噪声下语音增强后带有音乐噪声的问题,提出一种子空间与维纳滤波相结合的语音增强方法。对带噪语音进行KL变换,估计出纯净语音的特征值,再利用子空间域中的信噪比计算公式构成一个维纳滤波器,使该特征值通过这个滤波器,从而得到新的纯净语音特征值,由KL逆变换还原出纯净语音。仿真结果表明,在白噪声和火车噪声的背景下,信噪比都比传统子空间方法有明显提高,并有效抑制了增强后产生的音乐噪声。     

Wavelet based speech presence probability estimator for speech enhancement

A reliable speech presence probability (SPP) estimator is important to many frequency domain speech enhancement algorithms. It is known that a good estimate of SPP can be obtained by having a smooth a-posteriori signal to noise ratio (SNR) function, which can be achieved by reducing the noise variance when estimating the speech power spectrum. Recently, the wavelet denoising with multitaper spectrum (MTS) estimation technique was suggested for such purpose. However, traditional approaches directly make use of the wavelet shrinkage denoiser which has not been fully optimized for denoising the MTS of noisy speech signals. In this paper, we firstly propose a two-stage wavelet denoising algorithm for estimating the speech power spectrum. First, we apply the wavelet transform to the periodogram of a noisy speech signal. Using the resulting wavelet coefficients, an oracle is developed to indicate the approximate locations of the noise floor in the periodogram. Second, we make use of the oracle developed in stage 1 to selectively remove the wavelet coefficients of the noise floor in the log MTS of the noisy speech. The wavelet coefficients that remained are then used to reconstruct a denoised MTS and in turn generate a smooth a-posteriori SNR function. To adapt to the enhanced a-posteriori SNR function, we further propose a new method to estimate the generalized likelihood ratio (GLR), which is an essential parameter for SPP estimation. Simulation results show that the new SPP estimator outperforms the traditional approaches and enables an improvement in both the quality and intelligibility of the enhanced speeches.     

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。     

基于人类听觉系统的多频带语音增强

提出了一种基于人类听觉系统的多频带非线性谱减法来进行语音增强。根据人耳听觉特性,将含噪语音信号分在24个临界频带内,由各频带的不同信噪比来确定对应的谱减参数值。实验结果证明,在相同实验条件下,与功率谱减法（PSS）、非线性谱减法（NSS）和传统多频带谱减法（MBSS）相比,该方法增强后的语音信号具有更高的输出信噪比;能更好地消除背景噪声,抑制残留噪声;增强后的语音具有更好的可懂度和清晰度。     

小波阈值降噪算法中最优分解层数的自适应选择

小波阚值降噪算法是一种去除数字信号中白噪声的有效算法．针对加性高斯白噪声的情况,提出一种自适应小波降噪算法,用于语音信号的增强．它能根据带噪信号的特点,自适应选择小波变换的最优分解层数．实验结果表明,该算法比经典的小波降噪算法具有更好的降噪效果,能有效提高算法的实用性能．