随机麦克风阵列校正及语音增强研究

发布时间：2017-04-07 22:23

  本文关键词：随机麦克风阵列校正及语音增强研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：麦克风阵列因其能够获取声源的空间信息,实现空域滤波,被广泛应用于各种语音处理系统。实际环境中,噪声和干扰的存在降低了麦克风阵列获取语音信号的质量,严重影响了其清晰度和可懂度。因此,研究语音信号增强方法具有十分重要的意义。现有的大多数语音增强算法的仿真结果证明了算法的有效性,但是它们在实际应用中的效果并不理想,原因在于这些算法大多对阵列有依赖性,尤其是子空间和波束形成类算法,实际阵列存在的误差会直接影响语音增强效果。因此为了确保增强算法在实际应用中的有效性,还要研究阵列误差校正方法。本文针对上述问题,根据项目需求,以基于麦克风阵列的语音信号为主要研究对象,对阵列中阵元位置的校正方法以及增强算法中的自适应波束形成算法进行了详尽的讨论和研究。本文的主要内容和创新点为:首先,论文详细介绍了麦克风阵列校正及语音增强方法的研究现状及发展趋势,介绍了语音信号的产生过程及特性,噪声的分类方法,讨论了语音质量评价准则。其次,研究了麦克风阵列信号处理理论,讨论了传统阵列模型,并在此基础上建立了麦克风阵列任意结构模型。分析了麦克风阵列常见的阵列误差形式,提出了一种新的近场、宽带阵列误差模型,通过仿真分析了阵列误差对波束形成算法的影响。分析研究了几种经典的阵列校正方法,重点研究了阵列校正中的有源校正方法,研究了一种新的麦克风阵列阵元位置校正方法,该方法将MUSIC算法与有源校正相结合,改善了校正源方位不精确对算法的影响,通过仿真证明了算法对阵元位置误差的校正性能。最后,论文重点分析研究了麦克风阵列语音增强基本算法,分析了不同算法的优缺点,主要研究了增强方法中的自适应波束形成算法,研究了延时估计方法,分析了不同延时估计的性能。重点研究了广义旁瓣波束形成算法,并分析了该算法对噪声的消除效果,并在此基础上提出了一种新的基于子带分解和后置滤波的GSC算法,该算法能同时消除相干和非相干噪声,扩展了算法的适用范围,提高了信噪比,减小了计算量。此外,还分析研究了一种基于高阶累计量的盲波束形成算法。该算法在阵列存在误差的情况下,输出的信噪比要高于传统波束形成。
【关键词】：麦克风阵列 有源校正 语音增强 自适应波束形成 盲波束形成
【学位授予单位】：电子科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TN912.35
【目录】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-11
• 第一章 绪论11-17
• 1.1 研究背景11-12
• 1.2 研究现状及发展趋势12-15
• 1.2.1 阵列校正研究现状及发展趋势12-13
• 1.2.2 语音增强研究现状及发展趋势13-15
• 1.3 本论文的主要工作及结构安排15-17
• 第二章 麦克风阵列校正及语音增强理论基础17-33
• 2.1 语音信号理论基础17-21
• 2.1.1 语音信号产生模型17-18
• 2.1.2 语音信号的特征18-19
• 2.1.3 人耳感知特性19-20
• 2.1.4 噪声的特性及分析20-21
• 2.2 麦克风阵列信号处理模型21-26
• 2.2.1 传统阵列信号接收模型21-23
• 2.2.2 麦克风阵列语音接收信号模型23-26
• 2.3 语音增强基本算法26-30
• 2.3.1 波束形成算法26-30
• 2.3.2 后置滤波算法30
• 2.4 语音质量评价标准30-32
• 2.4.1 信噪比31
• 2.4.2 分段信噪比31-32
• 2.5 本章小结32-33
• 第三章 麦克风阵列校正方法33-49
• 3.1 麦克风阵列误差及建模33-39
• 3.1.1 阵列幅相误差33-34
• 3.1.2 阵元位置误差34
• 3.1.3 麦克风阵列误差模型34-37
• 3.1.4 阵列误差对增强算法的影响37-39
• 3.2 MUSIC算法原理39-40
• 3.3 麦克风阵列校正经典方法40-45
• 3.3.1 幅相和阵元位置误差有源校正40-43
• 3.3.2 阵元位置误差有源校正43-45
• 3.4 一种阵元位置误差校正方法45-48
• 3.4.1 算法原理45-47
• 3.4.2 仿真分析47-48
• 3.5 本章小结48-49
• 第四章 自适应波束形成算法49-73
• 4.1 自适应滤波49-55
• 4.1.1 最小均方算法50-52
• 4.1.2 一种变步长LMS算法52-53
• 4.1.3 算法性能分析53-55
• 4.2 时间延迟估计55-60
• 4.2.1 自适应时延估计56-57
• 4.2.2 广义互相关时延估计57-59
• 4.2.3 时延性能分析59-60
• 4.3 广义旁瓣抵消算法60-64
• 4.3.1 算法原理60-63
• 4.3.2 消噪性能分析63-64
• 4.4 基于子带分解和后置滤波的GSC语音增强64-72
• 4.4.1 子带滤波器设计64-65
• 4.4.2 算法原理65-67
• 4.4.3 算法性能分析67-72
• 4.5 本章小结72-73
• 第五章 基于盲源分离的语音增强算法73-82
• 5.1 盲波束形成73
• 5.2 高阶累积量73-74
• 5.3 基于高阶累积量的盲波束形成算法74-78
• 5.4 仿真分析78-81
• 5.5 本章小结81-82
• 第六章 结论82-84
• 6.1 总结82
• 6.2 展望82-84
• 致谢84-85
• 参考文献85-89
• 硕期间取得的研究成果89-90

【参考文献】

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1 熊立志,漆兰芬,张元培;一种新的天线阵列位置误差校正算法[J];电波科学学报;2004年02期

  本文关键词：随机麦克风阵列校正及语音增强研究，，由笔耕文化传播整理发布。

本文编号：291473