低信噪比环境下基于随机共振与谱减法的语音增强
本文选题:随机共振 + 谱减算法 ; 参考:《天津工业大学》2017年硕士论文
【摘要】:本文针对谱减算法在低信噪比环境下由于音乐噪声和相位噪声的干扰导致语音增强与检测效果不佳的问题,提出了一种基于双稳随机共振理论与谱减算法的复合型语音增强算法。在对相位噪声的几何分解研究后发现,噪信号相位与纯净相位之间的差值与信号的初始信噪比成负相关,而复合方法利用随机共振在微弱信号处理方向上的独特优势对含噪语音进行预处理,将噪声的能量往低频的语音信号上转移,实现不损伤语音信号的同时提升语音信号的信噪比,从而减小谱减算法中相位噪声的影响。另外,在对预处理过后的语音信号进行谱减时采用自适应增益平均的方式对增益函数做时域上的平滑处理,以此降低谱减算法对语音信号的损伤程度。实验采取Matlab仿真的方式,对含噪语音信号分别通过复合方法语音处理系统与谱减算法语音处理系统,并详细对比分析复合方法与谱减算法输出语音的分段信噪比以及感知语音质量评估得分。经大量实验仿真发现,复合方法与谱减算法对比优势明显,在初始信噪比低于-7dB时复合方法效果尤为显著,可将初始信噪比低至-15dB的含噪语音信号分段信噪比提升至OdB左右,信噪比增益高达15dB。实验结果表明,随机共振与谱减算法结合的复合方法可明显提升低信噪比环境下语音信号的输出分段信噪比及感知语音质量。
[Abstract]:In this paper, the problem of speech enhancement and detection caused by music noise and phase noise in low signal-to-noise ratio (SNR) environment is discussed.A hybrid speech enhancement algorithm based on bistable stochastic resonance theory and spectral subtraction algorithm is proposed.After studying the geometric decomposition of phase noise, it is found that the difference between the phase and pure phase of the noise signal is negatively correlated with the initial signal-to-noise ratio of the signal.The composite method uses the unique advantage of stochastic resonance in the direction of weak signal processing to preprocess noisy speech and transfer the energy of noise to the low frequency speech signal.The signal-to-noise ratio of the speech signal can be improved while the speech signal is not damaged, and the effect of phase noise in the spectral subtraction algorithm can be reduced.In addition, the adaptive gain averaging method is used to smooth the gain function in the time domain in order to reduce the damage degree of the speech signal caused by the spectral subtraction algorithm.The experiment adopts the method of Matlab simulation. The speech processing system of noisy speech signal is composed of speech processing system with compound method and speech processing system with spectral subtraction algorithm.The segmented signal-to-noise ratio (SNR) and perceptual speech quality evaluation score of the speech output from the composite method and the spectral subtraction algorithm are compared and analyzed in detail.A large number of experiments show that the hybrid method has obvious advantages compared with the spectral subtraction algorithm, especially when the initial SNR is less than -7dB, and the segmental SNR of the noisy speech signal with initial SNR as low as -15dB can be increased to about OdB.The SNR gain is up to 15 dB.The experimental results show that the combination of stochastic resonance and spectral subtraction algorithm can significantly improve the output segmented signal-to-noise ratio and perceptual speech quality of speech signal in low SNR environment.
【学位授予单位】:天津工业大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2017
【分类号】:TN912.35
【相似文献】
相关期刊论文 前10条
1 张光璐;王辅忠;;多信号叠加在随机共振系统中的研究[J];系统仿真学报;2009年13期
2 蔡卫菊;金波;刘开健;;随机共振理论与微弱信号检测应用综述[J];计算机与信息技术;2010年04期
3 邓学欣,王太勇,冷永刚,范胜波;自适应扫频随机共振方法的研究[J];西安交通大学学报;2005年01期
4 安良;陈励军;陆佶人;;海洋噪声背景下基于随机共振方法的波束形成[J];声学技术;2006年02期
5 向学勤;杨翠容;范影乐;李轶;;基于随机共振检测的神经元非周期激励响应模拟研究[J];电子器件;2007年04期
6 王晶;张庆;梁霖;张熠卓;徐光华;;采用遗传算法的自适应随机共振系统弱信号检测方法研究[J];西安交通大学学报;2010年03期
7 邱勤伟;焦贤发;朱良燕;;对称二值噪声下线性系统的随机共振[J];计算机技术与发展;2010年08期
8 惠国华;陈裕泉;;随机共振信噪比谱分析方法及其初步应用研究[J];传感技术学报;2010年08期
9 吴利平;李赞;李建东;;随机共振参数的自适应调整策略与性能分析[J];北京邮电大学学报;2011年02期
10 李晓龙;冷永刚;范胜波;石鹏;;基于非均匀周期采样的随机共振研究[J];振动与冲击;2011年12期
相关会议论文 前10条
1 康艳梅;;关于随机共振的理论研究——几个尚未解决的问题[A];第三届全国动力学与控制青年学者研讨会论文摘要集[C];2009年
2 靳艳飞;;随机共振若干基础问题的研究[A];第四届全国动力学与控制青年学者研讨会论文摘要集[C];2010年
3 刘甜;王青云;张红慧;;异质神经元和信息时滞对神经元网络随机共振的影响[A];第十四届全国非线性振动暨第十一届全国非线性动力学和运动稳定性学术会议摘要集与会议议程[C];2013年
4 孙水发;郑胜;万均力;;非周期随机共振信号处理物理机制的研究[A];第九届全国振动理论及应用学术会议论文集[C];2007年
5 孙水发;郑胜;万均力;;非周期随机共振信号处理物理机制的研究[A];第九届全国振动理论及应用学术会议论文摘要集[C];2007年
6 康艳梅;蒋耀林;;含色噪声随机共振系统的非线性响应:一个半解析研究[A];第八届全国动力学与控制学术会议论文集[C];2008年
7 康艳梅;江俊;李逸娟;;非正常扩散下单稳杜芬振子系统中的非传统随机共振[A];第十二届全国非线性振动暨第九届全国非线性动力学和运动稳定性学术会议论文集[C];2009年
8 王宝华;陆启韶;吕淑娟;;阈下激励与噪声联合作用下肝细胞系统的内钙时空随机共振问题[A];第十二届全国非线性振动暨第九届全国非线性动力学和运动稳定性学术会议论文集[C];2009年
9 申建伟;;自诱导随机共振相关研究进展及其在基因网络动力学研究中的应用[A];第六届全国动力学与控制青年学者学术研讨会论文摘要集[C];2012年
10 狄根虎;许勇;张凤琴;;线性系统的随机共振研究[A];第九届全国动力学与控制学术会议会议手册[C];2012年
相关重要报纸文章 前1条
1 董映璧;复杂物理系统存在多样性共振[N];科技日报;2006年
相关博士学位论文 前10条
1 段法兵;参数调节随机共振在数字信号传输中的应用[D];浙江大学;2002年
2 张晓飞;直升机传动系统状态增强检测的随机共振理论与方法研究[D];国防科学技术大学;2013年
3 范剑;随机共振和混沌理论在微弱信号检测中的应用研究[D];河北工业大学;2014年
4 刘进;基于非线性随机共振的弱信号检测理论研究[D];西安电子科技大学;2015年
5 何美娟;基于统计复杂度的双稳系统随机共振及动力学复杂性研究[D];西北工业大学;2015年
6 曹伟青;机械早期故障弱信号提取及智能诊断研究[D];西南交通大学;2015年
7 王楠;非线性系统逻辑随机共振的理论研究[D];东南大学;2015年
8 周玉荣;随机共振及其在神经动力学模型中的应用[D];电子科技大学;2009年
9 李建龙;随机共振的参数调节方法及在信号处理中的应用[D];浙江大学;2005年
10 薛凌云;神经元随机共振机制及其在语音与图像处理中的应用研究[D];浙江大学;2009年
相关硕士学位论文 前10条
1 王仁国;神经元系统中的阈上随机共振[D];华中科技大学;2007年
2 沈涛;积分发放模型中的阈上随机共振[D];华中科技大学;2008年
3 陈晨;随机共振微弱信号检测的参数敏感性研究与应用[D];西安石油大学;2015年
4 杨涛;典型的生物及化学系统中随机和延迟效应研究[D];昆明理工大学;2015年
5 李慧;随机Hodgkin-Huxley神经元网络的相干共振[D];浙江师范大学;2015年
6 王婕;基于随机共振和混沌理论的行星齿轮箱微弱信号检测方法研究[D];电子科技大学;2014年
7 王潇;基于随机共振的CDMA波束成形技术研究[D];电子科技大学;2014年
8 任昱昊;硬限幅和软限幅阵列中的随机与振荡共振研究[D];青岛大学;2015年
9 谯自健;基于随机共振理论的微弱信号检测方法研究及应用[D];兰州理工大学;2015年
10 马正木;周期势系统中由二值噪声诱导的随机共振研究[D];北京理工大学;2015年
,本文编号:1737559
本文链接:https://www.wllwen.com/kejilunwen/xinxigongchenglunwen/1737559.html