基于分數(shù)傅立葉變換的語音增強算法研究.pdf

1、語音信號由于經(jīng)常受到環(huán)境噪聲的干擾和污染，對通信過程會產(chǎn)生一定影響，因此對含噪語音信號進行去噪處理，以改善語音質(zhì)量，提高語音信號的清晰度和可懂度，增強語音處理系統(tǒng)的性能已變得很有必要。傳統(tǒng)語音增強算法主要是基于語音的時域和頻域特性，分別在時域、頻域?qū)ζ溥M行處理。本文主要對基于分數(shù)傅立葉變換的語音增強算法進行了研究，對語音信號在分數(shù)階域進行增強處理。分數(shù)階域的語音增強包括譜減模型選取、最佳變換階次確定、端點檢測和噪聲譜估計等內(nèi)容。

2、 首先研究了分數(shù)階域的最優(yōu)濾波算子原理和傳統(tǒng)譜減算法，在此基礎上選取多組不同變換階次下的分數(shù)階域功率譜特性作為估計對象，實現(xiàn)特定階次下對原純凈語音功率譜估計。在分數(shù)階譜減過程中，利用改進的自適應參數(shù)調(diào)節(jié)方法實現(xiàn)對噪聲譜的有效估計，從而達到譜減目的。仿真結(jié)果表明，在關于變換階次的局部區(qū)間內(nèi)存在著某最佳變換階次，其增減效果明顯優(yōu)于傳統(tǒng)譜減法。 其次在特定變換階次基礎上，將功率譜估計推廣至整個分數(shù)階域，對語音和噪聲的分數(shù)階功率譜特性進

3、行Gauss分布統(tǒng)計分析，并進一步修改傳統(tǒng)譜減模型；同時以均方誤差為準則，在其最小情況下確定最佳變換階次，實施該變換階次下的分數(shù)傅立葉變換，提取功率譜幅值特性進行噪聲估計處理，最后插入相位系數(shù)，實現(xiàn)語音和噪聲在分數(shù)階域上的最佳分離。 對譜減過程中涉及到的噪聲估計，本文提出了一種分數(shù)階域的噪聲譜估計算法，在分數(shù)階域通過對語音幀和噪聲幀的準確判斷達到對噪聲功率譜的有效估計。噪聲幀判別通過分數(shù)階域的端點檢測實現(xiàn)，該算法在分數(shù)傅立葉變換

4、高分辨率計算基礎上，通過調(diào)節(jié)變焦因子，實時顯示幀信號的分數(shù)階域局部譜特征，計算幀信號功率譜中的峰值-副峰比，與判決門限進行比較，從而靈活確定語音幀和噪聲幀。檢測出噪聲幀后，對噪聲功率譜進行迭代估計處理。仿真結(jié)果表明，最佳變換階次下的分數(shù)階譜減能有效抑制背景噪聲，提高語音性能。 最后，鑒于噪聲估計的經(jīng)驗性模態(tài)假設，雖然在自相關基礎上提高了檢測效率，但不夠穩(wěn)定。當噪聲譜統(tǒng)計值大于當前語音幀的譜幅值時，所得功率譜估計值將會丟失較多原始