基于人耳感知掩蔽效应的子空间语音增强算法研究

针对传统子空间语音增强算法中,因语音增强方法中去除噪声而出现的音乐噪声和失真问题,提出了一种人耳感知掩蔽效应的子空间语音增强算法,并结合频域到特征值域的变换,在Bark域内实现人耳的感知掩蔽效应的语音增强。实验结果表明,该算法在白噪声和有色噪声的背景下,与传统子空间语音增强算法相比,不仅提高了语音信号的信噪比,而且减少了语音失真和音乐噪声,提高了增强后语音的听觉质量。     

结合人耳听觉感知的两级语音增强算法

针对现有语音增强算法面临残留噪声这一问题,结合人耳听觉系统的掩蔽特性,本文提出了一种优化的语音增强算法。算法分为两级,第一级利用MMSE-LSA谱估计法对带噪语音进行降噪处理,经过处理后,带噪语音信号的信噪比得到了提高。然后,针对第一级增强语音信号中的残余噪声利用人耳听觉掩蔽特性掩蔽掉。为此,算法结合人耳听觉掩蔽特性设计了感知增强滤波器,该滤波器能够有效去除第一级增强语音信号中的残留噪声。仿真实验表明,在各种复杂背景噪声以及信噪比环境下,经过本文算法处理后的增强语音信号残留噪声明显减少,算法提升了增强语音的主观感知质量。      

一种基于人耳掩蔽效应和无语音概率的谱减语音增强算法

提出一种基于听觉掩蔽模型和无语音概率的语音增强算法。该算法对听觉掩蔽模型进行了适当的修正,通过引入无语音概率(SAP)思想动态地确定每一帧语音信号各个关键频率段的听觉掩蔽阈值,有选择性地进行谱减。仿真结果表明所提出的算法优于一般掩蔽增强算法,能够有效地减少音乐噪声并且更符合人耳听觉特性,特别是在低信噪比的情况下,语音具有更好的清晰度和可懂度。     

基于最小统计和人耳掩蔽特性的语音增强算法

提出了一种基于最小统计和人耳掩蔽特性的语音增强算法,通过最优平滑和最小约束递归平均从含噪语音中估计噪声的均值,推导出一种新的基于掩蔽特性的谱减系数计算公式。实验结果表明,该算法优于传统的掩蔽特性算法,含噪语音经过增强后,残留的音乐噪声更小。     

基于听觉掩蔽效应的语音增强算法的研究

提出了一种基于听觉掩蔽效应的语音增强算法。算法对含噪语音的增强包括谱减法语音增强和感知加权语音增强两个步骤,分别从客观和主观两方面来提高含噪语音的质量。在谱减法阶段考虑了语音和噪声谱的交叉项,有效地减少了增强语音中的残余噪声;在感知加权处理中充分利用了人耳的掩蔽效应,设计了感知加权滤波器,对谱减法增强后的语音进行滤波,进一步消除残余噪声。对算法进行了数值实验,实验结果表明该算法能有效提高含噪语音的质量,比传统的谱减法有较大改进。     

基于听觉掩蔽的自适应β阶贝叶斯语音增强算法

为了寻求语音失真度和噪声抑制程度之间的一种平衡,提出了一种基于卡方分布的自适应β阶贝叶斯感知估计算法,并与听觉掩蔽效应的掩蔽阈值通过线性规则结合起来,以此达到更好的语音增强效果。算法利用了人耳的听觉掩蔽效应,根据得到的掩蔽阈值自适应地调整β阶贝叶斯感知估计语音增强算法中的β值,从而将噪声仅抑制在掩蔽阈值之下,留住了更多有效的语音信息,减少了语音畸变。分别应用了主观和客观两种评价方式来考察评价所提出的算法的各项指标,并与以往的基于信噪比的自适应β阶贝叶斯感知估计语音增强算法进行了比较,通过实验结果说明了文中的算法较之于其他算法的有效性。     

基于感知加权滤波的卡尔曼滤波语音增强

结合人耳听觉掩蔽效应,提出一种基于听觉感知加权的卡尔曼滤波语音增强方法。由于人耳对语音的感知主要是通过语音信号频谱分量幅度获得的,引入听觉感知加权滤波器在频域上使共振峰区域残留噪声更多,而共振峰之间及语音幅度谱较低的区域残留噪声减少,这样符合人耳的听觉特性,从而使得主观感觉到的噪声最小。采用语音质量感知评估对语音增强的效果进行评测,与传统的卡尔曼滤波语音增强算法相比,实验结果显示该算法提高了增强语音的质量。     

基于听觉掩蔽效应的改进MFCC特征提取算法

目前,关于语音识别的研究尚处在实验室环境中,而实际的语音总是与噪声和干扰并存。人类能够在信噪比很低甚至在有干扰声音存在的环境中正确识剐语音主要是依靠人的双耳输入作用,本文就模仿人耳的听觉掩蔽效应来掩蔽噪声信号,提出了一种MFCC（Mel频率倒谱系数）改进提取算法。该算法能更好地减少噪声信号对纯净语音信号的影响,从而提高语音信号的识别率。实验表明改进后的算法相对于传统的MFCC提取算法大约有4．43％～8．42％的相对性能提升。     

基于听觉场景分析的电子听诊器降噪算法研究

针对在医院和救护车等噪声环境下使用的电子听诊器,提出了一种与噪声的类型无关的、基于人耳听觉场景分析的心肺音降噪CASA算法。该算法利用双通道采集到的信号和噪声的能量的不同,模仿人耳提取双通道之间强度差(IID)特征,以此为依据来辨别信号和噪声。再利用声学掩蔽效应,对噪声进行掩蔽,实现目标心肺音的增强。与自适应NLMS滤波相比,CASA的效果要好16 dB以上。     

坦克舱强噪声背景下利用掩蔽效应的语音增强

采用了一种基于人耳听觉掩蔽效应的语音增强算法。该算法通过计算每一帧语音信号各个关键频率段的听觉掩蔽阈值,动态地调整谱减系数,有选择性地进行谱减。通过对采集的坦克舱内含强噪声的语音信号的计算机仿真表明,该算法优于基本谱减法,不仅信噪比有较大的提高而且有效地减少了主观听觉的失真和残留音乐噪声。     

非平稳环境下基于人耳听觉掩蔽特性的语音增强

传统的语音增强算法往往仅对平稳噪声或缓慢变化的噪声有效,且残留的音乐噪声较大。对此,本文研究了一种非平稳环境下基于听觉掩蔽效应的语音增强算法。该算法对传统谱减法的功率谱估计算法进行改进,根据最小均方误差原则和语音信号的听觉掩蔽阈值调整功率谱估计的参数,并引入了基于最小值统计特性的噪声估计算法,使估计的噪声更好地跟踪噪声的变化。实验结果表明:该算法对平稳和非平稳的噪声都得到较好的增强效果,且较好地抑制了音乐噪声。     

基于听觉感知的LSA-MMSE改进型语音增强方法

传统增强方法的增益函数对每个频点都进行估计,必然会引进相对较多的语音失真.为了提高低信噪比下的语音增强效果,提出了一种计算掩蔽概率的方法,得到优化的语音增强方法.基于听觉感知特性,对噪声被掩蔽部分的带噪语音谱和未掩蔽部分采用不同处理方法.增强后的语音可以表示为这两个状态下单独估计的加权和,其中权重与噪声被掩蔽概率有关.通过与Virag的方法、LSA-MMSE估计等方法进行比较,实验结果表明所提的增强方法能在低信噪比下有效地抑制残留噪声的同时保持更小的语音失真.     

双通道能量差后滤波语音增强算法统计分析和改进

双通道能量差后滤波语音增强算法在语音通信系统的噪声抑制技术中有较好的应用前景,然而其理论性能和局限性还未得到充分研究。为此,本文采用统计分析方法研究了双通道能量差后滤波语音增强算法的性能,分析了相干性、平滑因子及噪声估计误差对算法的影响。理论和仿真结果表明,噪声估计误差和平滑因子严重影响该算法的降噪性能。依据此分析结果,本文提出一种基于非平稳噪声估计和功率谱自适应平滑的双通道能量差后滤波算法。测试结果表明,本文提出的算法在不增加语音失真的前提下,能更有效地抑制非平稳噪声,段信噪比提高(SegSNRI)和语音质量感知评估(PESQ)等客观评价指标都表明本文的算法优于其它几种经典的后滤波算法。      

基于听觉掩蔽效应和噪声估计的语音增强算法

谱减法在增强语音、提高信噪比的同时,残留的音乐噪声较大.在利用听觉掩蔽闻值对谱减系数进行修正的基础上,采用实时噪声估计来减少谱减法噪声估计误差,并对谱减后的语音信号进行感知滤波来进一步抑制残留音乐噪声.实验结果表明,该算法能去除噪声,增强语音,并在不影响信噪比的同时降低语音失真测度值.主观测听表明语音音质有明显提高.     

一种基于信号子空间和听觉掩蔽效应的语音增强方法

采用子空间分解法对噪声语音进行信号增强，并用基于Johnston听觉掩蔽模型的感知滤波器对增强后的信号频谱进行平滑以抑制背景音乐噪声。几种噪声背景下对增强语音的客观测试表明，与传统的信号子空间分解法相比，基于信号子空间和听觉掩蔽效应的方法可有效地减少语音信号的失真度。     

基于多元Laplace语音模型的语音增强算法

传统的短时谱估计语音增强算法通常假设语音谱分量相互独立,没有考虑语音谱分量间的相关性。针对这一问题,该文提出一种新的基于多元Laplace分布模型的短时谱估计算法。首先,假设语音的离散余弦变换(DCT)系数服从多元Laplace分布,以此利用谱分量间的相关性;在此基础上,利用多元随机矢量的高斯尺度混合模型表示,推导得到语音DCT系数矢量的最小均方误差(MMSE)估计的解析表达式;并进一步推导了基于该分布模型的语音存在概率,对最小均方误差估计子进行修正。实验结果表明,该算法在抑制背景噪声和减少语音失真等方面优于传统的语音增强方法。     

利用信号功率谱密度的麦克风阵列噪声消除方法

本文研究了一种在背景噪声和干扰噪声存在的情况下基于麦克风阵列的噪声消除方法,具有准确的指向性。波束形成可以更好的获取指定方向的增强语音及抑制其它方向的噪声的效果。而现已存在的波束形成的方法处理后,增强之后的语音仍然会存在部分的干扰噪声。针对这样的问题,本文提出了一种利用信号功率谱密度比值的广义旁瓣消除波束形成方法来进一步实现对背景噪声和干扰噪声的抑制。此外,本文还进一步利用深度神经网络的方法,通过训练多目标函数下的掩蔽值结合最优改进对数谱幅度,做后置滤波可以更高效地对残留干扰噪声进行消除。本文中通过对比实验,比较了不同的基线方法,更好地验证了所提出算法的有效性。      

基于最小统计量和掩蔽效应的单通道语音增强

利用人耳感知的掩蔽特性，并结合含噪语音能量的最小统计量估计，提出了一种低信噪比下的单通道语音增强算法。该算法对原始语音在Bark频带能量的最小统计量进行估计，从而准确估计含噪语音信噪比，再从感知的角度，在时域和Bark频域上合理调整增强系数，以实现语音增强的目的。实验表明，该增强算法能够在减小语音失真的同时，很好地抑制背景噪声和残余音乐噪声。     

Generalization of Maximum A Posteriori Amplitude Estimator Under Speech Presence Uncertainty for Speech Enhancement

In this paper, we focus on the estimation-based frequency-domain speech enhancement methods under speech presence uncertainty. Through the minimization of an average risk function, a generalization of maximum a posteriori spectral amplitude estimator is derived. By adjusting the cost parameters, we can control the error caused by noise falsely detected as speech. Our experimental results show that the proposed system can be a simple alternative to Abramson’s simultaneous detection and estimation approach for speech enhancement since it involves merely estimation under speech presence uncertainty and does not require any detector. Moreover, the proposed estimator takes advantage of a more straightforward implementation, since there is no need for the computation of Bessel functions.