基于幅度谱估计的语音激光调制信号增强技术研究及实现

发布时间：2020-05-04 23:12

【摘要】：语音激光调制信号增强处理是语音激光调制系统的关键技术之一。本文是依据语音激光调制系统整机研究项目,进行语音激光调制信号的增强处理,属于整机项目中的软件研制部分。文中对噪声来源及特性进行了深入研究和分析,设计了抑噪方法对特定噪声进行了处理。针对宽带背景噪声,对基于谱熵法的端点检测算法进行了改进提升了算法的检测准确率,对纯噪声和带噪语音信号进行了分离。为了得到在低信噪比下有效的语音增强算法,对基于谱减法的语音增强算法进行了改进,并完成了基于谱减法的语音激光调制信号增强算法的仿真实验。仿真结果表明改进后的算法在低信噪比下增强效果比较好。搭建了语音激光调制系统实验平台,联合硬件整机系统进行了实验,对语音激光调制信号增强系统进行了实验验证。本论文研究语音激光调制信号增强技术主要分为三个部分:理论分析与论证、算法设计与仿真和实验验证给出评价结果。在理论分析与论证部分,从时域、频域和语谱图三个方面分析了语音激光调制信号的特性,对语音信号的产生过程进行了数学建模分析。分析了语音激光调制信号噪声的来源其中包括了脉冲噪声、工频干扰、建筑物噪声、硬件设备噪声、宽带背景噪声,并根据噪声的特性对其中几种噪声提出了抑制算法。在算法设计与仿真部分,根据理论分析阶段对语音激光调制信号和噪声信号的分析,提出了低信噪比下基于谱熵的语音激光调制信号端点检测的算法,对带噪语音信号和纯噪声信号进行了分离。对文中提出的低信噪比下端点检测算法进行了仿真实验。仿真结果表明提出的低信噪比下端点检测算法在低信噪比下的检测准确率比较高。分析了语音激光调制信号宽带背景噪声的特性,对基于谱减法的语音激光调制信号增强技术进行了改进,进行了仿真实验验证。仿真结果表明改进的谱减法对语音激光调制信号的宽带背景噪声有比较好的抑制作用。在实验验证部分,搭建了语音激光调制系统实验平台,联合硬件整机系统进行了实验验证,通过硬件实验平台采集了语音激光调制信号,并使用论文中的语音激光调制信号增强算法进行了处理,实验结果表明本文提出的语音激光调制信号增强技术能够比较有效的提高语音激光调制信号的质量。
【图文】：

图 2-2 标准语音信号时域波形图将声道抽象为均匀的无损腔体模型，人声就是气流流过腔体引起振动产生的。流过腔体气体的流速、腔体本身的参数共同决定了振动发声的频率[55]。由于人耳听觉的纤毛细胞是按频率感受二排列的，所以共振峰模型分析更加有效。所以本文采用共振峰模型对声道进行数学建模。本论文中我们采用共振峰模型研究声道发声过程，，模型结构如图 2-3 所示。其中 S 代表腔体的截面面积，v表示流过腔体的气体的流速， 表示腔体中气体的密度，t 表示时间，x 表示气体在腔体间的流过的距离。L iS ox

电子科技大学硕士学位论文p ( f )表示功率谱密度，通过公式(2-9)可以求得任何频率的功率谱密度，从而得到共振峰。我们可以采用共振峰检测的方式确定声音信号中是否含有语音。在不含语音信号的噪声中，混合了一个 1296Hz 和 613Hz 的正弦波信号，在低频部分还夹杂了环境噪声，可以看出这样的声音信号是没有共振峰的。
【学位授予单位】：电子科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TN912.3

【参考文献】

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6 孙林慧;杨震;;基于数据驱动字典和稀疏表示的语音增强[J];信号处理;2011年12期

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10 刘志坤;唐小明;朱洪伟;;基于改进谱减法的语音增强研究[J];计算机仿真;2009年06期

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7 孙飞;基于FPGA的语音识别技术研究[D];河北工业大学;2016年

8 李春芳;空间域位场分离方法研究[D];长安大学;2011年

9 邱中华;科斯塔斯光锁相环的研究[D];电子科技大学;2011年

10 毛艳辉;小波去噪在语音识别预处理中的应用[D];上海交通大学;2010年

本文编号：2649135