基于奇异谱分析和维纳滤波的语音去噪算法

针对维纳滤波算法对非平稳语音信号去噪存在的信号失真、信噪比(SNR)不高的问题,提出了一种奇异谱分析(SSA)和维纳滤波(WF)相结合的语音去噪算法SSA-WF。通过奇异谱分析将非线性、非平稳的语音信号初步去噪,提高含噪语音的信噪比以获取尽可能平稳的语音,并将其作为维纳滤波的输入,以剔除其中仍存在的高频噪声,最终获取纯净的去噪语音。在不同强度的背景噪声下进行仿真实验,结果表明SSA-WF算法在SNR和均方根误差(RMSE)等方面都要优于传统的语音去噪算法,能够有效去除背景噪声,降低有用信号的失真,适用于非线性、非平稳语音信号的去噪。     

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。     

基于听觉掩蔽效应和最优平滑的语音增强算法

针对谱减法在低信噪比下音乐噪声较大的缺点,通过分析人耳听觉掩蔽特性,提出一种改进的语音增强算法。在维纳滤波法的基础上结合掩蔽效应调整增益系数,采用非平稳环境下的最小约束递归平均算法进行噪声参数估计,利用最小均方误差准则的最优平滑因子对增强语音进行平滑处理,从而进一步消除音乐噪声。仿真结果表明,与改进谱减法与维纳滤波法相比,该算法在低信噪比情况下能有效抑制背景噪声和残余的音乐噪声,保持较好的语音质量和清晰度。     

含噪语音实时迭代维纳滤波

针对传统去噪方法在强背景噪声情况下,提取声音信号的能力变弱甚至失效与对不同噪声环境适应性差,提出了迭代维纳滤波声音信号特征提取方法。给出了语音噪声频谱与功率谱信噪比迭代更新机制与具体实施方案。实验仿真表明,该算法能有效地去噪滤波,显著地提高语音识别系统性能,且在不同的噪声环境和信噪比条件下具有鲁棒性。该算法计算代价小,简单易实现,适用于嵌入式语音识别系统。     

面罩语音质量评价算法适用性研究

针对语音编码的音质评价算法性能已十分明确,但对于面罩语音不一定适用。讨论了语音质量评价算法对空气语音与面罩语音在不同噪声环境下的适用性。采用主观意见得分和三种客观评价测度对多种信噪比的带噪语音和增强语音进行评价,包括分段信噪比、改进的巴克谱失真（MBSD）和语音感知质量评价（PESQ）,根据与主观评价的一致性判断客观评价方法的适用性。增强算法采用维纳滤波法和对数谱最小均方误差法（LSA-MMSE）,噪声采用粉红噪声、海浪噪声。仿真结果表明,语音质量评价算法的适用性与语音类型、信噪比、背景噪声、增强算法种类有关。粉红噪声环境下,PESQ不适合评价经维纳滤波增强的空气语音;MBSD算法只适用于评价经LSA-MMSE增强的面罩语音。海浪噪声环境下,PESQ适用于评价面罩语音,MBSD不适合评价面罩语音。     

一种听觉掩蔽效应和维纳滤波的语音增强算法

将非平稳噪声估计算法以及基于听觉掩蔽效应得到的噪声被掩蔽概率应用于维纳滤波语音增强中,提出了一种听觉掩蔽效应和维纳滤波的语音增强方法。几种噪声背景下对语音增强的客观测试表明,提出的算法相比较于传统的维纳滤波语音增强算法而言不但可以提高语音信噪比,而且可以明显减少语音失真。     

基于Kalman滤波的GSC改进语音增强算法

针对广义旁瓣相消器（Generalized sidelobe canceller,GSC）存在非相干噪声消除性能不佳的缺陷,提出了采用后置Kalman滤波器改进的GSC去噪算法。该算法通过归一化最小均方算法校正自适应噪声对消器,并将滤除方向性干扰噪声后的语音信号输出到Kalman滤波器中,对残余背景噪声进行迭代最小均方误差（Minimum mean square error,MMSE）估计,抑制非相干噪声与麦克风阵元所产生的热噪声。经过在不同信噪比条件下客观语音质量评估（Perceptual evaluation of speech quality,PESQ）及语谱图分析后证明,与传统的GSC以及后置谱减法的改进GSC相比,本算法在噪声消除上的表现更为优越,且增强后信号也更接近目标信号。     

基于小波包与自适应维纳滤波的语音增强算法

语音增强主要用来提高受噪声污染的语音可懂度和语音质量,它的主要应用与在嘈杂环境中提高移动通信质量有关。传统的语音增强方法有谱减法、维纳滤波、小波系数法等。针对复杂噪声环境下传统语音增强算法增强后的语音质量不佳且存在音乐噪声的问题,提出了一种结合小波包变换和自适应维纳滤波的语音增强算法。分析小波包多分辨率在信号频谱划分中的作用,通过小波包对含噪信号作多尺度分解,对不同尺度的小波包系数进行自适应维纳滤波,使用滤波后的小波包系数重构进而获取增强的语音信号。仿真实验结果表明,与传统增强算法相比,该算法在低信噪比的非平稳噪声环境下不仅可以更有效地提高含噪语音的信噪比,而且能较好地保存语音的谱特征,提高了含噪语音的质量。     

基于改进能熵比的维纳滤波语音增强算法

为了提高低信噪比环境下语音增强的效果、算法的鲁棒性.在基于维纳滤波算法的基础上,结合基于频域特征的语音端点检查算法,提出了一种新的语音增强算法.端点检测算法使用小波包ERB子带的谱熵和改进的频域能量的能熵比法.其中,小波包ERB子带的谱熵考虑了人耳听觉掩蔽模型和语音与噪声信号之间的频率分布之间的不同;频域能量利用了有语音帧和无语音帧的能量不同.维纳滤波算法实时采集语音数据并使用新的参数来区别无语音段和有语音段,并在无语音段平滑更新噪声谱.实验结果表明,该端点检测算法能够很好的区分有语音段和无语音段,这就使得在低信噪比的情况下语音增强效果得到了提升,同时算法的鲁棒性和实时性也得到了保障.在与其他两种算法对比中,得到了更好的语音增强效果.     

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。     

基于麦克风小阵的多噪声环境语音增强算法

针对助听器等设备在非平稳或多种噪声并存环境下使用效果急剧下降的问题,提出一种基于小尺寸麦克风阵的相干滤波广义旁瓣抵消(CF-GSC)语音增强算法。该算法结合麦克风阵采集信号的特点,对各阵元间采集时表现为弱相关的海浪、风扇等近似白噪声,以及采集时表现为强相关的点源信号及其他竞争噪声,分别利用相干滤波和传统广义旁瓣抵消(GSC)结构对弱相关与强相关噪声的良好滤除效果,结合语音活动检测(VAD)在噪声段进行联合处理。仿真实验表明在多类噪声存在环境下,该算法能取得相对改进的通道间相干函数滤波算法及传统广义旁瓣抵消算法2 dB左右的增强效果提升,同时能获得良好的话音可懂度。     

基于MMSE维纳滤波语音增强方法研究与Matlab实现

提出一种基于最小均方误差估计维纳滤波器的设计方法与Matlab实现。通过使用莱文森-德宾算法求解维纳-霍夫方程(Yule-walker方程),得到滤波器系数进行维纳滤波。加载Matlab中的语音数据handel,人为地加入高斯白噪声,分别计算加入噪声后信号的自相关Rxx和加入噪声后信号和理想信号的互相关Rxd。在输出端将信号较为精确地重现出来,而噪声却受到最大抑制。实测数据的处理结果证明经过维纳滤波后语音信号的噪声减弱,信噪比提高,较好地改进了语音信号质量。     

具有高可懂度的改进的维纳滤波的语音增强算法

提出一种具有较高可懂度的基于维纳滤波的语音增强算法。相比于其他语音增强算法,维纳滤波法可以明显提高语音质量且含有较少的音乐噪声,但是它和其他现有语音增强算法一样,都无法有效提高语音可懂度。因为维纳滤波法和其他现有算法都过多注重噪声减少,却忽略了SNR(信噪比)的估计误差和不同的语音幅度谱畸变对可懂度有更重要的影响。为改进这些缺点,此研究依据于先验SNR和增益函数来判定SNR估计误差和语音畸变区域,然后对先验SNR小于-10 d B区域的增益函数进行修正,以及幅度谱畸变大于6.02 d B区域语音进行限制。实验证明,该算法能有效提升增强后语音可懂度NCM(归一化协方差方法)的评测值。     

基于循环平稳性的约束自适应时延估计

在考虑通道非平稳干扰信号和平稳噪声影响的基础上,提出一种基于循环平稳性的约束自适应时延估计算法,对该算法的时延估计性能进行收敛性分析。该算法利用信号的循环平稳性有效地抑制干扰和噪声的影响,适用于空间相关噪声的情形,在低信噪比的情况下可以准确地直接估计非整数倍采样间隔的时延,大幅减少插值法的计算量。仿真结果验证了该算法的有效性。     

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。     

一种基于自适应谱熵的端点检测改进方法

在低信噪比的环境下,为增强与噪声的区分度,提出了一种适应于低信噪比环境的语音端点检测方法.通过改进语音端点检测的特征参数,更好地区分语音信号与噪声信号,提高在低信噪比环境下的端点检测正确率.基于子带谱熵,引入正值常量对基本谱熵参数进行算法改进,得到改良的负谱熵特征,并结合自适应子带选择方法,得到一种新颖的特征参数--自适应子带常量负谱熵.特征在低信噪比的情况下有较强的抗噪能力,并能够准确地检测出语音端点.实验结果表明,不仅快速有效,具有较强的鲁棒性,而且适合低信噪比的语音端点检测.     

基于增益字典查询的语音增强算法

对于基于统计模型的语音增强算法,不同分布模型对应于不同的增益函数,由于语音信号的不确定性,没有一种分布函数能准确对语音和噪声谱的分布建模,因此任何一种固定的统计模型均会存在一定的误差。所以提出一种增益字典查询的语音增强算法,该算法通过采用对数谱失真准则对一个语音噪声库进行增益的训练,得到一个增益的字典,其中输入为先验信噪比和后验信噪比的估计值。最后采用ITU-T P.826 PESQ、分段信噪比、总信噪比和对数谱失真对该算法进行了测试,并与基于高斯分布模型、拉普拉斯分布模型的算法进行了对比。实验结果表明,该算法无论在非平稳噪声还是平稳噪声环境下都比其他几种算法增强效果好,且音乐噪声和残留背景噪声也可以得到很好的抑制。     

基于小波核函数-支持向量算法的信号检测

关于水声信号检测优化问题,对在极低信噪比情况下被背景噪声所淹没的微弱信号进行检测时,由于舰船航行时接收目标信号的噪声较大,使检测更加困难。通过对谐波小波变换和支持向量回归算法的分析,在谐波小波函数的窄带信号分析支持向量回归基础上,提出了一种谐波小波核函数-支持向量回归的信号检测算法,实现小样本情况下微弱信号的检测。通过仿真信号和海上实测噪声数据的分析,利用改进算法可以很好地检测出在极低信噪比情况下噪声背景中的微弱信号,从而验证了改进算法在低信噪比情况下检测线谱信号的有效性。     

一种基于LPC距离的端点检测改进算法

线性预测编码系数是能反应人类语音信号的重要特征,在安静环境下或信噪比较高的情况下,基于线性预测编码系数可以对语音信号进行准确的端点检测和语音识别。针对嵌入式设备资源和成本有限的情况,提出了一种基于线性预测编码系数距离的端点检测改进算法,在分帧阶段,引入动态调整窗长的方法,减少计算量,在语音和非语音的过渡段使用较小的窗长,增加检测的准确度。实验结果证明,改进后的算法能更加准确的区分语音和非语音段,更适合应用于噪声较强的情况下。     

基于多窗谱估计的改进维纳滤波语音增强

为减少维纳滤波在语音增强中残留的"音乐噪声",将多窗谱估计和改进的维纳滤波方法结合,并进行语音合成。设计了基于多窗谱估计的改进维纳滤波语音增强方法,该方法采用多窗谱估计噪声功率谱,改进维纳滤波降噪得到增强语音,以及重叠相加语音合成,并给出仿真对比验证。结果表明,基于多窗谱估计的改进维纳滤波方法在抑制噪声,减少音乐噪声方面优于基于维纳滤波的增强算法和基于多窗谱估计的改进谱减法的增强算法。