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基于增广高斯模型的语音活动性检测算法研究

基于增广高斯模型的语音活动性检测算法研究

作者：张楠吉林大学

学位级别：硕士

在语音信号处理中,检测当前信号中是否含有语音信号和准确检测到语音信号的起始和终止端点已经成为一个影响到语音信号处理系统性能的关键问题和基本前提。这项技术被称为语音活动性检测(Voice Activity Detection, VAD)。它已经被应用... 详细信息

在语音信号处理中,检测当前信号中是否含有语音信号和准确检测到语音信号的起始和终止端点已经成为一个影响到语音信号处理系统性能的关键问题和基本前提。这项技术被称为语音活动性检测(Voice Activity Detection, VAD)。它已经被应用到非连续传输、语音编码、语音增强和语音识别等许多语音信号处理领域,它已经逐渐成为信号处理领域的一个有意义的研究问题。本文研究了一种基于增广高斯模型的语音活动性检测算法,该算法在已有的基于高斯模型和拉普拉斯模型的语音活动性算法基础上,考虑到增广高斯模型能够更加准确地表示语音信号的特点,使用具有增广高斯分布(General Gaussian Distribution, GGD) 的模型代替高斯模型和拉普拉斯模型来作为语音信号的统计分布模型,该算法采用了对信号的正交变换技术去除了信号中的冗余信息并且应用了隐马尔可夫模型来描述语音的自然连续性,从而使得算法性能提高有了充分的理论依据。经理论分析和论证之后,对所研究算法进行了计算机仿真。仿真结果表明:论文提出的算法可以有效的检测出当前信号中是否含有语音信号,并且可以准确的找到语音的起始和终止端点。该算法与性能较好的基于拉普拉斯模型的语音活动性算法相比具有更准确的检测率,尤其是在较高信噪比条件下对检测难度较大的语音开始和结束阶段的检测准确率较高。

关键词：语音活动性检测增广高斯模型软判决隐马尔可夫模型正交变换

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基于语音活动性检测的维纳滤波处理

舰船电子工程 2020年第2期40卷 21-26页

作者：于春和朱雨薇沈阳航空航天大学电子信息工程学院沈阳110136

信号处理和信号传输是电子通信技术主要的两个方面。通常纯净的语音经过传输将会被噪声所污染,使得可懂度、识别度降低。而信息处理则是要以最大限度来处理带噪语音,恢复原始语音信号。这个问题也就是滤波问题。针对语音活动性检测可以... 详细信息

信号处理和信号传输是电子通信技术主要的两个方面。通常纯净的语音经过传输将会被噪声所污染,使得可懂度、识别度降低。而信息处理则是要以最大限度来处理带噪语音,恢复原始语音信号。这个问题也就是滤波问题。针对语音活动性检测可以分离带噪语音中噪声和原始信号的特点,对加噪语音进行处理,以处理前后的信噪比和可懂度作为评判标准。通过实验仿真对实验结果进行评价和分析。结果表明,该方法在一定条件下可以达到预期滤波效果。

关键词： VAD 语音活动性检测维纳滤波

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基于分数阶域的语音活动性检测算法研究

兰州交通大学学报 2012年第6期31卷 83-86页

作者：徐岩李洋洋兰州交通大学电子与信息工程学院甘肃兰州730070

针对传统的语音活动性检测准确度较低的情况,本文提出了一种基于分数阶域的稳健语音信号活动性检测算法.该算法利用时域的短时能量与分数阶域的谱熵作为特征值输入到滑动滤波器,并对多帧能量进行滤波,使用一种三状态机对各个状态进行检... 详细信息

针对传统的语音活动性检测准确度较低的情况,本文提出了一种基于分数阶域的稳健语音信号活动性检测算法.该算法利用时域的短时能量与分数阶域的谱熵作为特征值输入到滑动滤波器,并对多帧能量进行滤波,使用一种三状态机对各个状态进行检测达到吸收高能量、平稳噪声和突发噪声的目的,算法仿真证明本文所提出的算法其性能明显优于传统算法.

关键词：分数阶域傅里叶变换语音活动性检测语音增强

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差分帧能量稳健语音信号活动性检测方法

电脑知识与技术 2009年第11期5卷 8792-8794页

作者：张蔚蔚兰州交通大学电子与信息工程学院甘肃兰州730070

针对噪声环境下常规算法检测准确度下降的问题，提出了一种基于滑动滤波器差分能量输出的稳健语音信号活动性检测方法。利用历史帧信息，使用滑动滤波器对多帧能量进行滤波，根据滤波输出进行闽值决策，设计了一个三态有限状态机，将语... 详细信息

针对噪声环境下常规算法检测准确度下降的问题，提出了一种基于滑动滤波器差分能量输出的稳健语音信号活动性检测方法。利用历史帧信息，使用滑动滤波器对多帧能量进行滤波，根据滤波输出进行闽值决策，设计了一个三态有限状态机，将语音信号分成有声、无声与过渡三种状态，其中过渡态由三个子状态构成，各个子状态之间可以依条件相互跳转，达到吸收高能量平稳噪声和突发噪声的目的。此外，算法在输出判决中引入了滤波器输出能量的一阶差分成分，提高了算法的动态性能。实验结果表明，论文算法的活动性检测结果明显优于传统帧能量判决方法，并对不同水平的噪声干扰具有鲁棒性。

关键词：语音活动性检测滑动滤波器有限状态机一阶差分

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自适应回声抵消和噪声消除算法的研究

自适应回声抵消和噪声消除算法的研究

作者：蒙淑艳吉林大学

学位级别：硕士

引言在通信系统中，例如IP电话、可视电话及免提数字蜂窝电话系统中，回声和噪声会严重影响通信质量。回声抵消是提高通话质量的关键技术之一。在消除回声时还必须考虑背景噪声的处理。随着回声消除技术的发展，对回声消除研究的重点... 详细信息

引言在通信系统中，例如IP电话、可视电话及免提数字蜂窝电话系统中，回声和噪声会严重影响通信质量。回声抵消是提高通话质量的关键技术之一。在消除回声时还必须考虑背景噪声的处理。随着回声消除技术的发展，对回声消除研究的重点已由电路回声的消除转向了声学回声。自适应滤波器研究始于五十年代末，Windrow和Hoff等首先提出了最小均方（LMS）自适应算法。由于LMS算法具有简单、计算量小、易于实现实时处理等优点，所以它广泛用于各领域中。当用于回声抵消时，对非平稳强相关的语音信号激励和冲击响应持续时间很长的回波通道，LMS算法在时域直接实现收敛速度慢。针对这一问题已有它的各种改进型算法，而这些改进算法一般都可以归结为步长因子的某种选取。许多研究已证明，步长因子值与学习曲线的时间常数成反比，与失调量成正比，即步长因子的优化只能在收敛速度和失调量小两指标之间取折衷。这种思想是各种改进算法例如NLMS的主要依据。NLMS算法克服了LMS算法中由于步长因子和输入信号功率很大所引起的自适应算法和控制的一致性，但仍保留了原LMS的优点。所以从二十世纪七十年代后期，NLMS就成为商业化的回声抵消器常采用的算法。但它的最大缺点仍是在强相关性语音信号输入的情况下，误差信号的收敛性能会急剧恶化。为使其更适合回声滤波器的要求，必须对其进行进一步的改进。理论上回声滤波器需要有冲激响应持续期很长的回波通道（），但实际上在整个通道中只有很小的一块非零区域（大约）。PNLMS算法是回声抑制自适应算法中的一种新方案。它正是利用回声路径冲击响应的稀疏性，来达到比传统NLMS算法更快的收敛性。而在提高收敛性的同时，并没有牺牲回声预测的质量，只是在计算复杂度上稍有增加。但是这种算法有效的前提是回声路径是稀疏的。由NLMS和PNLMS衍生的变型算法，如 RPNLMS、PANLMS、RPNLMSs和NRPNLMS算法在性能略有改善的同时复杂度略有增加。仿射投影算法APA具有快速的收敛速度和对回声路径估计的高度准确特性，出于对算法复杂度和最优性能折衷的考虑，适当选择投影阶数，可取得了较其它算法优异的收敛特性。目前大多数回声抵消器均采用NLMS算法来实现回声抵消，对同时存在的噪声并未做消除工作，以致影响回声抵消的效果。鉴于提高通信质量的目的，有必要同时进行噪声消除和回声抵消。本文基于上述思想，在回声抵消前，对进入麦克风的输入信号预处理即噪声消除，为后续的回声抵消奠定基础，经过噪声消除的语音进入了结合DTD的回声抵消器，取得了良好的回声抵消效果。使得算法更完整和更具鲁棒性。一、噪声消除和回声抵消算法 1．谱减法中的语音活动性检测谱减法是在频域上进行增强语音信号的有效方法，该算法简单且运算量小，便于实现快速处理，可以获得较高的输出信噪比。事实上许多手机产品中采用了谱相减技术来消除噪声。然而由于在谱减法处理过程中，是以无声期间统计平均的噪声方差代替当前分析帧各频率点噪声频率分量。而噪声频谱具有高斯分布，即其幅度随机变化范围很宽。因此相减时，若该帧某频率点噪声分量较大，就会有很大一部分保留，在频谱上呈现随机出现的尖峰，在听觉上形成有节奏性起伏的类似音乐的残留噪声(即音乐噪声)。音乐噪声的存在严重影响听音效果。由于音乐噪声在短时帧里是非平稳的，所以音乐噪声很难被滤除。为了消除音乐噪声，人们提出了很多算法，如过减噪声和加入频谱基、优化短时谱幅度最小均方误差估计、非线性谱相减等等。当输入信噪比很低时，运用这些算法消除噪时，很难达到既减少音乐噪声又不造成较大语音失真的目的。由于在大多数情况下只能获得含噪语音，所以在进行噪声消除时，噪声能量是不能直接算出来的。本文中对噪声的估计是利用VAD算法来判决无语音段，并利用无语音段的频谱幅值统计平均值实时更新噪声的频谱幅值。利用VAD将语音段及噪声段分开，对所有判别为噪声段帧进行运算，使得对噪声功率谱的估计更为准确。虽然在判断噪声时可能会有少许错判，但在错判帧中，一般语音能量能非常小，对估计噪声不会产生太大的影响。采用了基于自适应更新噪声能量谱的语音活动性检测软判决法作为本文中VAD的实现方案。它可实时跟踪更新噪声能量，即使背景噪声为有色噪声时，噪声消除效果较其它语音增强方法有良好的鲁棒性。VAD的实现分为两个部分：计算判决结果;用软判决信息对噪声的频谱幅值进行自适应跟踪。 2．噪声消除改进谱减法降低噪声的方法大体上分为4类：声对消法、基于语音周期性的增强方法、基于语音生成模型的增强算法和基于短时谱幅度估计的增强算法。常用的方法有中心削波、谱减法、自适应抵消法等。鉴于谱减法简单、有效和快速，本文采用了谱减法作为噪声消除方法。谱减法的基本原理是从带噪语音中减去噪声。谱减法假设噪声信号和语音信号互不相关，在频域是加性

关键词：噪声消除回声抵消语音活动性检测仿射投影算法双向通话检测器鲁棒性

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基于BP神经网络的语音增强算法研究

基于BP神经网络的语音增强算法研究

作者：海兰萍青海师范大学

学位级别：硕士

实际环境中，语音总会受到各种外界环境噪声的干扰，影响语音质量，而语音质量的下降会使语音处理系统的性能急剧恶化。因此，为了在背景噪声存在的条件下，也能够使得语音处理系统有效地工作，就需要采用语音增强技术进行预处理，改善... 详细信息

实际环境中，语音总会受到各种外界环境噪声的干扰，影响语音质量，而语音质量的下降会使语音处理系统的性能急剧恶化。因此，为了在背景噪声存在的条件下，也能够使得语音处理系统有效地工作，就需要采用语音增强技术进行预处理，改善语音质量，从而有效地改善语音处理系统的性能。本文主要研究如何将BP神经网络与谱减法相结合，改进谱减法，使其能适应不同的噪声环境。首先分析了几种传统语音增强算法的原理，包括谱减法、滤波器法、非线性处理和自适应对消法，重点探讨了谱减法及其改进形式;然后，分析了BP神经网络的基本原理、结构、训练方法及其应用。针对谱减法残留音乐噪声的缺点和BP神经网络的自学习、自组织、自适应和容错性等优良性能，提出利用BP神经网络对谱减法作两方面的改进措施：第一，用BP神经网络来进行语音活动性检测，增加有声/无声段判决的准确性，然后用所有无声段来作噪声谱的估计，从使噪声谱的估计更加准确，进而改善语音增强效果。第二，用BP神经网络的非线性逼近功能，计算当前语音帧的谱减因子，而不是像基本谱减法中，所有语音帧都用同一个谱减因子，达到进一步减少音乐噪声的目的。此外，还在谱减法中加入感觉加权滤波器，增加人耳听觉上的舒适度。经过以上三方面的改进后，进行计算机仿真实验，与基本谱减法相比，实验结果表明，该算法语音增强的效果得到了一定程度的改善。

关键词：谱减法 BP神经网络语音活动性检测谱减因子感觉加权滤波器

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多通道语音增强与语音盲分离算法的研究

多通道语音增强与语音盲分离算法的研究

作者：欧世峰吉林大学

学位级别：硕士

本文提出了一种频域语音活动性检测(VAD)算法。该方法通过短时傅立叶变换把信号在时域中的卷积混合形式转化为频域中的瞬时混合形式,然后利用峭度的特性对语音信号进行VAD 判决。该方法可在对信号源方向及位置等空间特性没有任何先验知... 详细信息

本文提出了一种频域语音活动性检测(VAD)算法。该方法通过短时傅立叶变换把信号在时域中的卷积混合形式转化为频域中的瞬时混合形式,然后利用峭度的特性对语音信号进行VAD 判决。该方法可在对信号源方向及位置等空间特性没有任何先验知识的情况下,应用于复杂背景噪声下的语音活动性检测,且方法简单有效。通过同时对角化麦克风阵列接收信号中语音信号和噪声信号的全局协方差矩阵来推导纯净语音信号子空间,本文改进了一种基于信号子空间分解方法的多通道语音增强算法。算法弥补了原始算法只限于白噪声背景下语音增强的不足,实现了色噪声背景下语音信号的最优估计。本文对独立分量分析技术和语音盲分离算法进行了全面细致的研究,详细地分析和讨论了语音信号频域盲分离算法中所涉及的几个关键问题,并对它们进行了合理的解释,为以后的工作打下了良好的基础。

关键词：语音增强语音活动性检测信号子空间独立分量分析语音盲分离

基于预处理VAD和自适应KLT的语音增强算法

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吉林大学学报（信息科学版） 2003年第2期21卷 117-122页

作者：李宏伟赵晓晖吉林大学通信工程学院吉林长春130012

针对加性有色噪声干扰,提出了一种单通道输入基于信号子空间的语音增强算法。算法中使用自适应的方法跟踪KLT(Karhunen-LoeveTransform)阵。运用一种近似模型来表述有色噪声的特性,并基于噪声平稳的假设,通过采用预处理技术的语音活动... 详细信息

针对加性有色噪声干扰,提出了一种单通道输入基于信号子空间的语音增强算法。算法中使用自适应的方法跟踪KLT(Karhunen-LoeveTransform)阵。运用一种近似模型来表述有色噪声的特性,并基于噪声平稳的假设,通过采用预处理技术的语音活动性检测(VAD:VoiceActivityDetection)单元获取噪声样本,用于下一语音帧中噪声特性的估计和增强处理。实验表明,算法对于有色噪声干扰下的语音信号有较好的增强效果,并且性能优于改进减谱法。

关键词：自适应变换语音活动性检测语音增强

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SA-AMR算法性能分析与研究

现代电子技术 2008年第13期31卷 12-14,18页

作者：吕锋程敏武汉理工大学信息工程学院湖北武汉430070

在AMR的基础上介绍了一种用来提高系统容量的源自适应(SA-AMR)算法。简要阐述了算法编解码原理,分析了在无线通信系统中引入SA-AMR技术的优点,并与AMR进行性能比较,测试结果表明:SA-AMR编码速率和模式可变,能够提高语音质量和发射稳健性... 详细信息

在AMR的基础上介绍了一种用来提高系统容量的源自适应(SA-AMR)算法。简要阐述了算法编解码原理,分析了在无线通信系统中引入SA-AMR技术的优点,并与AMR进行性能比较,测试结果表明:SA-AMR编码速率和模式可变,能够提高语音质量和发射稳健性,有效增大系统容量,性能优于AMR。

关键词：自适应多速率源自适应多速率语音活动性检测 GSM系统容量载干比