基于改进谱平滑策略的IMCRA算法及其语音增强

噪声谱估计算法在单通道语音增强方法中起着重要作用,为了改善噪声谱估计算法对噪声的估计和更新能力,结合最小统计（MS）算法,对改进的基于控制的递归平均（IMCRA）噪声谱估计算法的递归平均参数进行改进,并用一阶递归的方式对平滑功率谱的最小值进行改进。采用谱减法对含噪语音信号作去噪处理,从客观和主观两方面对不同算法的性能进行评价,对比分析不同噪声不同信噪比下增强前后语音的分段信噪比（segSNR）、PESQ得分、MOS得分。实验结果表明,提出的方法能够更好地跟踪噪声信号变化,改善语音质量。     

一种改进的维纳滤波语音增强算法

提出了一种改进的语音增强算法,该算法以基于先验信噪比估计的维纳滤波法为基础。首先通过计算无声段的统计平均得到初始噪声功率谱;其次,计算语音段间带噪语音功率谱,并平滑处理初始噪声功率谱和带噪语音功率谱,更新了噪声功率谱;最后,考虑了某频率点处噪声急剧增大的情况,通过计算带噪语音功率谱与噪声功率谱的比值,自适应地调整噪声功率谱。将该算法与其他基于短时谱估计的语音增强算法进行了对比实验,实验结果表明：该算法能有效地减少残留噪声和语音畸变,提高语音可懂度。     

基于谱熵的耳语音增强研究

建立了一个小型耳语音库,并分析了耳语音的特点。在此基础上引入基于子带功率谱熵的改进谱减法对耳语音进行增强处理。该方法通过分析耳语音信号的子带功率谱熵,检测出耳语音的噪音段和语音段,然后对噪音段和语音段分别进行改进谱减处理,以达到良好的去噪效果。实验证明:此方法能有效分离出耳语音的噪声段和语音段,与传统谱减法相比,信噪比有了较大的提高。     

非平稳噪声环境下的噪声功率谱估计方法

提出了一种新的非平稳噪声环境下的噪声功率谱估计方法。该方法通过采用非固定长度的时间窗跟踪含噪语音功率谱的最小值,解决了传统跟踪时延较大的问题。不同频带采用不同的阈值计算语音存在概率,从而利用语音存在概率值的大小调节噪声和语音的混合程度。实验证明,本文提出的方法较基于语音活性判决(Voiceactivity detectors,VAD)的一系列方法和传统的最小统计(Minimal statistic,MS)算法有更好的效果,从而有效地改善了增强后语音的质量。     

一种基于时频域特征融合的语音增强方法

为充分利用含噪语音特征来提升深度神经网络的语音增强性能,提出一种融合时频域特征的语音增强方法。以含噪语音的波形和纯净语音的对数功率谱分别作为训练特征和训练目标,获取含噪语音时域特征到纯净语音频域特征的映射关系。将含噪语音的波形和对数功率谱共同作为训练特征,构建融合含噪语音时域和频域特征的深度神经网络实现语音增强。实验结果表明,与单纯使用频域特征的语音增强方法相比,该方法能够明显提升增强语音的质量和可懂度,具有更好的语音增强性能。     

小波包分解下的多窗谱估计语音增强算法

传统谱减法是基于短时傅里叶变换的单一分辨率算法,具有较大方差。为此,提出一种基于小波包分解下的多窗谱估计语音增强算法。将含噪语音在小波包下分解成不同频段,在不同频段下进行多窗谱谱减运算,并逐一进行小波包重构,以得到去噪后的语音信号。仿真结果表明,该算法能提高含噪语音的信噪比,降低语言失真度。     

联合优化深度神经网络和约束维纳滤波的单通道语音增强方法

深度神经网络（Deep neural networks,DNNs）依靠其良好的特征提取能力,在语音增强任务中得到了广泛应用。为进一步提高深度神经网络的语音增强效果,提出一种将深度神经网络和约束维纳滤波联合训练优化的新型网络结构。该网络首先对带噪语音幅度谱进行训练并分别得到纯净语音和噪声的幅度谱估计,然后利用语音和噪声的幅度谱估计计算得到一个约束维纳增益函数,最后利用约束维纳增益函数从带噪语音幅度谱中估计出增强语音幅度谱作为网络的训练输出。对不同信噪比下的20种噪声进行的仿真实验表明,无论噪声类型是否在网络的训练集中出现,本文方法都能够在有效去除噪声的同时保持较小的语音失真,增强效果明显优于DNN及NMF增强方法。     

一种新的用于语音识别的噪音估计及非线性谱相减方法

提出了一种新的噪音估计及非线性谱相减方法，通常的噪音估计一般基于语音检测方法，取噪音段的谱平均作为噪音谱的估计，该方法在信噪比较低时性能下降严重。提出的基于能量聚类的噪音谱估计方法，不依赖于语音检测直接估计噪音谱，提高了噪音谱估计的精度。还在一般非线性谱相减方法的基础上提出了改进的谱相减方法，该方法根据单个mel滤波器频带内局部的信噪比，来决定该频段内非线性谱相减的多少，细化了非线性差谱的额度，在有效抑制噪声的同时减少了语音谱的失真。     

改进相位谱补偿的语音增强方法

针对传统单通道语音增强方法中用带噪语音相位代替纯净语音相位重建时域信号，使得语音主观感知质量改善受限的情况，提出了一种改进相位谱补偿的语音增强算法。该算法提出了基于每帧语音输入信噪比的Sigmoid型相位谱补偿函数，能够根据噪声的变化来灵活地对带噪语音的相位谱进行补偿；结合改进DD的先验信噪比估计与语音存在概率算法（SPP）来估计噪声功率谱；在维纳滤波中结合新的语音存在概率噪声功率谱估计与相位谱补偿来提高语音的增强效果。相比传统相位谱补偿（PSC）算法而言，改进算法可以有效抑制音频信号中的各类噪声，同时增强语音信号感知质量，提升语音的可懂度。     

基于短时谱相估计改进型减谱法语音降噪研究

针对手机等移动智能终端设备的降噪问题,通过对基本减谱法的分析研究发现其在使用中存在不足,对基本减谱法进行了功率谱修正和输入幅值谱自适应的改进,通过调节噪声系数α和功率谱系数β以提高语言处理的灵活性以及输出信号的信噪比。仿真实验对比了基本减谱法与改进减谱法对含噪语音的处理效果,结果表明改进减谱法对含噪语音的降噪效果更为明显。     

改进的减谱法在语音增强中的应用

为消除语音信号中噪声,改善语音质量,本文提出一种改进的减谱法。首先根据每帧的功率谱动态调整谱减系数,然后通过维纳滤波法把各种噪声变换为类似白噪声的噪声,最后用原减谱法把该噪声去除。实验证明,该方法有较好的去噪效果。     

The use of phase in complex spectrum subtraction for robust speech recognition

In this paper we propose a new method for utilising phase information by complementing it with traditional magnitude-only spectral subtraction speech enhancement through complex spectrum subtraction (CSS). The proposed approach has the following advantages over traditional magnitude-only spectral subtraction: (a) it introduces complementary information to the enhancement algorithm; (b) it reduces the total number of algorithmic parameters; and (c) is designed for improving clean speech magnitude spectra and is therefore suitable for both automatic speech recognition (ASR) and speech perception applications. Oracle-based ASR experiments verify this approach, showing an average of 20% relative word accuracy improvements when accurate estimates of the phase spectrum are available. Based on sinusoidal analysis and assuming stationarity between observations (which is shown to be better approximated as the frame rate is increased), this paper also proposes a novel method for acquiring the phase information called Phase Estimation via Delay Projection (PEDEP). Further oracle ASR experiments validate the potential for the proposed PEDEP technique in ideal conditions. Realistic implementation of CSS with PEDEP shows performance comparable to state of the art spectral subtraction techniques in a range of 15–20 dB signal-to-noise ratio environments. These results clearly demonstrate the potential for using phase spectra in spectral subtractive enhancement applications, and at the same time highlight the need for deriving more accurate phase estimates in a wider range of noise conditions.     

基于改进谱减方法的语音增强研究

由于噪声的影响导致语音信号的质量降低,因此需要对语音信号进行语音增强。语音增强是语音信号处理的前沿领域,其主要目标足从带噪语音中提取纯净的原始语音信号。介绍了实现语音增强方法的原理,利用实验仿真了传统谱减法和改进谱减方法,改进法通过对带噪信号进行参数调整,然后进行频域谱减,实验结果表明改进方法对语音增强效果明显好于传统方法。此外,对传统谱减法和改进谱减法的信噪比分别进行了计算,结果表明改进谱减方法的信噪比相对传统谱减方法有很大提高。     

一种基于实时噪声估计的改进谱减法

针对非平稳噪声环境和低信噪比下的语音增强,提出了一种基于实时噪声估计的改进谱减法。该方法首先利用临界带特征矢量距离进行端点检测,然后利用低频区和高频区带噪语音特性定义一个时变的调节系数,该系数结合端点检测可以实时地对噪声的估计值进行更新,从而达到快速跟踪外界环境变化的目的。仿真结果表明,该方法在抑制背景噪声、提高信噪比、减少语音失真等方面优于传统的语音增强方法。     

基于谱减法的听觉模拟的语音增强

提出了一种适于低信噪比下的语音增强算法。该算法以传统的谱减法为基础,所用减参数是根据人耳听觉掩蔽效应提出的且是自适应的。对该算法进行了客观和主观测试,结果表明:相对于传统的谱减法,该算法能更好地抑制残留噪声和背景噪声,特别是对低信噪比的语音信号。     

两类噪声谱估计方法的对比分析

对基于传统端点检测技术和基于最小统计和平滑滤波的两类噪声估计方法进行了对比分析,并应用于谱相减算法中。针对基于最小统计和平滑滤波的谱减算法中出现的“音乐噪声”问题,提出了一种改进方案,实验表明,使用改进谱减法增强后的语音信号在信噪比和语音质量上均有提高。     

基于非平稳噪声估计的改进谱减语音增强算法

传统的谱减法无法有效地抑制实际语音通信中的非平稳噪声,为了进一步提高谱减法的去噪性能,提出了一种改进的噪声估计算法,首先将带噪语音的功率谱按照Bark频率进行子带划分,然后分别在每个子带内利用改进的最小统计量控制递归平均方法跟踪噪声的变化,从而在准确估计非平稳噪声的功率谱的同时减少计算量。将该算法应用到谱减法中,并与传统的增强型谱减法进行对比实验,实验结果表明：改进的谱减法能够更好地去除各种非平稳噪声,而且能够有效抑制“音乐噪声”,使得增强后的语音具有更好的音质。     

基于联合最大后验概率的语音增强算法

针对传统谱减法存在的算法缺陷,提出一种基于联合最大后验概率的改进谱减法.传统谱减法通过获取带噪语音与噪声的幅度差值,并提取带噪语音的相位信息进行语音信号重建.该方法因为谱相减产生“音乐噪声”,并因为相位估计不准确,导致低信噪比下信号增强效果不理想.为此,引入多频带谱减法和相位估计,通过划分频谱,分别在子频带进行谱减法,有效降低“音乐噪声”的影响;同时构建基于最大后验概率的相位估计器,联合信号幅度函数和相位函数,通过多次交替迭代得到相位估值.实验结果表明,相对于传统谱减法,在低信噪比下该算法有效提高增强语音的质量感知和可懂度.     

抑制坦克强背景噪声的改进谱减法研究

谱减法是处理宽带噪声较为传统和有效的方法,它运算量较小,容易实时处理,增强效果也较好。根据经典谱减法及其各种改进形式的基本原理,提出一种新的改进谱减法语音增强算法。根据语音和噪声各自的特性,对带噪语音进行时域平滑和频谱统计加权处理。对该算法进行客观和主观测试表明：相对于传统的谱减法,该算法能更好地抑制背景噪声和音乐噪声,同时也较好地保持了语音的可懂度和自然度。