[發明專利]一種基于小波包能量的非空氣傳導語音增強方法

無效

• 申請號: 200910023557.6
• 申請日: 2009-08-11
• 公開（公告）號: CN101625869A
• 公開（公告）日: 2010-01-13
• 發明（設計）人: 李盛;王健琪;荊西京;牛明
• 申請（專利權）人: 中國人民解放軍第四軍醫大學
• 主分類號: G10L21/02
• 分類號: G10L21/02
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責任公司
• 代理人: 徐文權

1.一種基于小波包能量的非空氣傳導語音增強方法，其特征在于：

1)首先，對雷達非空氣傳導的語音信號采樣并做A/D轉換，進行數字 化處理得到帶噪語音信號，雷達非空氣傳導的語音信號采樣速率為5KHz～ 20KHz；

2)其次，對帶噪語音信號進行小波包分解；

設帶噪語音信號y(n)由純凈語音信號s(n)與噪聲信號d(n)疊加而成， 即：

y(n)＝s(n)+d(n)????(1)

選擇小波函數，對帶噪語音信號y(n)經j層小波包變換后得到2^j個子 帶小波系數，j≥1，其中第k個子帶中第m個小波系數值為并將小 波分階層數設為4層，

wk,mj=WP{y(n),j}---(2);]]>

3)然后，分別基于尺度和時間計算小波包系數的自適應閾值； 首先，計算全局小波消噪閾值λ，其計算公式為：

λ=σ2log(N)σ=MAD/0.6745---(3)]]>

式中σ為噪聲信號的噪聲水平，N為噪聲信號的信號長度，MAD為小 波系數絕對值的中值，MAD的取值由第1個尺度小波系數得到，將以上公 式擴展至小波包變換，即得到基于尺度的自適應閾值，其中小波包變換第 k個子帶的閾值λ_k為：

λk=σk2log(Nk)σk=MADk/0.6745---(4)]]>

式中σ_k為第k個子帶的噪聲水平，N_k為第k個子帶的信號長度，MAD_k為第k個子帶小波系數絕對值的中值；

其次，根據以下公式得到小波包系數的Teager能量

tk,mj=[wk,mj]2-wk,m-1jwk,m+1j---(5)]]>

經過Teager能量計算后采用二階低通巴特沃思IIR濾波器h_k(m)對 Teager能量濾波并歸一化，得到時間自適應掩模

Mk,mj=tk,mj*hk(m)max(|tk,mj*hk(m)|)---(6)]]>

由于含有語音成分的幀其Teager能量值波動較大，因此對第k個子 帶Teager能量掩模分幀并作直方圖分析，根據當前幀的偏移值區分語音幀和噪聲幀；

Skj=abscissa[H(Mk,mj)]---(7)]]>

上式中H表示的直方圖分布，abscissa[·]函數表示直方圖分布 最大值的橫坐標值，即Teager能量最集中的值，若則第k個子 帶當前幀為語音幀，利用對進行修正即可得到最終的時間自適應閾 值

最后，利用式(8)得到的時間自適應閾值對式(4)得到的尺度自適應閾 值進行修正，即可得到第k個子帶的時間-尺度自適應閾值λ_k，m：

λk,m=λk(1-αM′k,mj)---(9)]]>

根據小波閾值消噪原理，將由上式計算得到的閾值代入軟閾值消噪公 式，

其中Ts(λ，w_k)為軟閾值，由此得到消噪后的小波系數

w^k,mj=Ts(λk,m,wk,mj)---(11);]]>

4)最后，利用自適應閾值進行小波包系數更新，利用更新后的小波 包系數的自適應閾值進行小波包重構以恢復增強后的語音信號是根據小 波包分解所使用的小波函數和層數，利用消噪后的小波系數運用重 構濾波器重構出增強后的語音信號：

s^(n)=WP-1{w^k,mj,j}---(12).]]>