阵列语音增强在车载环境中的应用

发布时间：2017-08-19 03:36

  本文关键词：阵列语音增强在车载环境中的应用

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【摘要】：随着中国经济的不断发展,人们的生活发生了本质性质的转变。人们的在逐步富裕的时候,汽车也随着生活的富裕也变得越来越常见,汽车的内部设备也逐渐丰富,在其中车载电子设备的种类变得尤其繁多。汽车的驾驶员在车辆的行驶过程中如果用双手去操作这些电子设备的话无疑会使车辆在行驶的时候发生意外。为了解决这个实际应用的问题,车辆的车载语音控制系统的发展有着很大的市场关注。在汽车行驶的过程中,有很多因素都会影响着车载语音识别系统的效果,在车载环境中有许多的噪音存在如：发动机的振动、行驶过程中空气的扰动、汽车轮胎与路面的摩擦等。除此之外,不相干等人员的说话声音对于电子设备对声音的识别也是一种干扰。人类的听觉可以根据需要在吵杂的情况下识别出有用的声音。但是,目前的车载环境下的语音识别系统还不能实现这一点。在车载环境下(即有噪声存在情况下)的语音识别的稳定性无法满足需要,这个问题对于汽车的发展亟待解决。本文中所要实现的功能是对目前现有的语音增强算法中的LCMV进行改进,车载环境下的噪音很难彻底去除。因此,有效的抑制噪声干扰应该说是一种简单并且有效的方法。论文首先对麦克风阵列语音增强的相关知识进行了详细的介绍,然后又简单介绍了一些经典的语音增强算法模型,在对麦克风阵列有了初步了解的前提下对两种语音增强方法在车载环境下的应用进行了详细的分析。并在实验室环境下,针对该两种算法进行了实验仿真,分析出他们各自的性能。在分析了两种车载情况下的语音增强方法并对车载环境下的声学特点的进行详细的分析,为适应新的声学环境,而对传统方法进行有效的改进。新方法对传统的LCMV方法进行改进。新方法首先对接收到的声音进行滤波器处理使声音分为两部分：一部分是只含有环境噪声和干扰的噪声段,另一部分是含有期望语音的语音段。通过分析可以了解环境噪声以及干扰主要处于低频段而含有语音的部分则处在高频部分。这使后续语音的增强有了明确的目的性。然后通过估算两路语音的线性预测残差的互相关得到该语段中噪声所占的比例,通过比例与频率的关系确定学习率的分配情况,实现语音增强的目的。本文的最后通过实验仿真,对本算法和传统的LCMV算法进行了实验结果比较,发现在其他环境都一样的情况下,本文提出的算法能够更好的实现车载环境下的语音增强。
【关键词】：语音增强 麦克风阵列处理 线性约束最小方差
【学位授予单位】：大连理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：U463.6;TN912.35
【目录】：

• 摘要4-5
• 英文摘要5-8
• 1 绪论8-12
• 1.1 研究背景与意义8-9
• 1.2 国内外相关技术领域发展现状9-10
• 1.2.1 语音增强技术发展现状9
• 1.2.2 麦克风阵列语音处理技术9-10
• 1.3 本文的主要内容和组织结构10-12
• 2 语音增强基本原理12-17
• 2.1 语音的产生12-13
• 2.2 语音的预处理13-15
• 2.3 语音的体征提取15-16
• 2.4 本章小结16-17
• 3 阵列处理模型及语音增强经典算法简介17-30
• 3.1 阵列信号模型17-18
• 3.2 波束形成及空间滤波18-23
• 3.2.1 麦克风阵列模型20-21
• 3.2.2 麦克风阵列的拓扑结构21-23
• 3.3 噪声及混响23-25
• 3.3.1 混响23-24
• 3.3.2 噪声24-25
• 3.4 语音增强的经典方法25-29
• 3.4.1 广义互相关时延估计算法25-26
• 3.4.2 谱减法26-28
• 3.4.3 线性约束最小方差波束形成28-29
• 3.5 本章小结29-30
• 4 车载环境下语音增强的研究30-42
• 4.1 引言30
• 4.2 基于概率谱增益的波束形成方法30-36
• 4.2.1 算法的原理30-31
• 4.2.2 算法的设计31-35
• 4.2.3 实验仿真35-36
• 4.3 基于短时过零率的改进谱减法36-41
• 4.3.1 算法原理36-37
• 4.3.2 算法设计37-40
• 4.3.3 实验仿真40-41
• 4.4 本章小结41-42
• 5 自适应学习率的波束形成方法42-57
• 5.1 引言42
• 5.2 车载环境声学特点的分析42-44
• 5.2.1 车载语音特点42-43
• 5.2.2 车载噪声分析43-44
• 5.3 算法的原理44-45
• 5.4 算法的设计45-49
• 5.5 实验仿真49-56
• 5.5.1 实验环境设定49-51
• 5.5.2 实验参数的设定51-53
• 5.5.3 实验仿真的结果与分析53-56
• 5.6 本章小结56-57
• 结论57-58
• 参考文献58-61
• 致谢61-62

【参考文献】

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1 马晓红,陆晓燕,殷福亮;改进的互功率谱相位时延估计方法[J];电子与信息学报;2004年01期

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本文编号：698482