数字助听器中语音增强算法的研究

发布时间：2018-03-03 12:00

本文选题：数字助听器　切入点：语音增强　出处：《清华大学》2005年硕士论文　论文类型：学位论文

【摘要】：随着社会的不断老龄化以及人们对耳聋问题的关注,助听器的发展日益受到人们的重视。近年来,数字助听器以其体积小、功耗低、可调性强等特点,逐渐成为了助听器市场的主角。高速、低功耗、多功能数字信号处理器的推出,也为数字助听器算法的实现提供了良好的平台。本论文的主要工作是研究数字助听器的语音增强算法,并结合数字信号处理器结构上的特点,开发适用于数字助听器的、高效的、实时的语音增强算法。本论文首先设计了一种适用于单通道数字助听器的语音增强算法,并在基于 TI 公司的 TMS320VC5502 数字信号处理器的平台上实时实现。通过各种算法的对比,我们最终选用了一种基于能量包络的语音活动检测算法,从含噪语音信号中辨别出有语音区和无语音区,然后利用无语音区的噪声统计特性,通过功率谱估计,采用维纳滤波的方法来增强语音。针对增强处理后残留的“音乐噪声”,本文采用功率谱平滑和平均的方法予以抑制。整体算法紧凑、有效,易于在数字信号处理器上实现并优化。针对单通道语音增强的缺陷,本文进一步对数字助听器应用麦克风阵列进行语音增强的波束形成算法进行了研究,着重剖析了超方向型和自适应型波束形成算法,并对算法中的重要参数对波束形成效果的影响予以分析。此外,对于传统自适应波束形成算法的缺陷,本文提出综合考虑算法的抑噪效果和对目标语音信号的畸变,对自适应滤波器的代价函数进行修改,重新定义 NLMS 算法的迭代公式以减少自适应过程中语音的损失。仿真结果显示使用新的代价函数后,背景噪声和强干扰得到了明显的抑制,目标语音信号的畸变也显著减小,算法在实际环境中工作的鲁棒性因此得到了提高。且算法中绝大部分运算都易于利用数字信号处理器的硬件结构上的特点,高效地实现。单通道数字助听器中的语音增强算法以及应用麦克风阵列进行语音增强的波束形成算法,分别根据了噪声的不同特征进行噪声抑制,二者之间具有一定的互补性,在数字助听器中可以结合使用以获得更好的语音增强效果。
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【学位授予单位】：清华大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2005
【分类号】：R764.5

【引证文献】