[發明專利]基于MMSE誤差準則的先驗信噪比估計方法

有效

• 申請號: 201510427618.0
• 申請日: 2015-07-20
• 公開（公告）號: CN105280193B
• 公開（公告）日: 2022-11-08
• 發明（設計）人: 李宇;林勝義;譚洪舟;農革
• 申請（專利權）人: 廣東順德中山大學卡內基梅隆大學國際聯合研究院;中山大學
• 主分類號: G10L21/0232
• 分類號: G10L21/0232
• 代理公司: 廣州粵高專利商標代理有限公司 44102
• 代理人: 林麗明

本發明公開了一種用于語音增強的基于MMSE誤差準則的先驗信噪比估計方法，屬于語音信號處理技術領域。針對語音增強技術中的先驗信噪比估計問題，首先基于MMSE誤差準則對含噪語音的先驗信噪比作初步估計，所得的先驗信噪比估計值通過維納濾波計算得到第一個系統增益因子，利用第一個系統增益因子和含噪語音幅度譜值計算得到語音功率譜估計值，再利用所得的語音功率譜估計值和噪聲的功率譜估計值對先驗信噪比進行再一次估計，得到最終的先驗信噪比估計值。該先驗信噪比估計值代入后續的語音增強步驟中處理，得到去噪的估計清音信號。基于MMSE誤差準則的先驗信噪比估計方法既有效地抑制了估計清音中的背景噪聲成分，又避免了對清音成分的過度損傷，使得估計清音的聽覺質量得以改善，語音增強算法的性能得以提高。

技術領域

本發明涉及語音信號處理技術領域，更具體地，涉及一種基于MMSE誤差準則的先驗信噪比估計方法。

背景技術

在現實生活中，人們在進行語音對話和語音通信的過程中總不可避免地受到各種背景噪聲的干擾，如機場、餐廳和街道等環境中的嘈雜聲、高速行駛汽車中的引擎噪聲等等。這些噪聲的存在會嚴重破壞語音信號的聽覺質量和聲學特性，使得人們的對話和通信過程受到嚴重干擾并引起對話接聽者的聽覺疲勞。因此，如何在現實生活中利用計算機等智能設備來去除語音通信過程的背景噪聲一直是國內外學者研究的熱點課題。

語音增強技術是噪聲背景下進行語音通信和語音識別的不可或缺的一部分，它在解決噪聲污染問題、改進語音通信質量、提高語音可懂度等方面發揮著重要作用。目前，基于單麥克風輸入的語音增強算法由于具備簡單有效且有利于硬件實現的特點而被廣泛地應用于各類語音通信系統中。

經典的語音增強算法有譜減法、最小均方誤差算法、維納濾波算法等。這些算法的運算過程大都是在變換域進行，并且針對語音和噪聲的不同特征，提出相對應的噪聲消除技術。根據實際應用環境的不同特點，其在變換域中對于增益因子的計算方法也不盡相同。這些算法存在一共同特點，其增益因子皆可以表示為語音先驗信噪比的函數，因此先驗信噪比估計的準確度在很大程度上決定了這些語音增強算法的性能和噪聲去除效果。

發明內容

針對上述語音增強算法中先驗信噪比的估計問題，本發明提出了一種更準確的基于MMSE誤差準則的先驗信噪比估計方法。

本發明的技術方案為：

一種基于MMSE誤差準則的先驗信噪比估計方法，包括以下步驟：

1)將含噪語音信號y_t進行分幀和加窗處理，得到含噪語音幀信號y_t(n)；

2)對含噪語音幀信號y_t(n)進行離散傅里葉變換，即得到含噪語音第n幀第k頻率成分的離散幅度譜值y_t(n,k)；

3)對含噪語音第n幀第k頻率成分的離散幅度譜值y_t(n,k)進行噪聲成分功率譜的估計，得到第n幀第k頻率噪聲功率譜估計值通過一幀延時得到前一幀第k頻率的清音幅度譜估計值并用該值計算得到前一幀第k頻率清音功率譜估計值

4)將含噪語音第n幀第k頻率成分的離散幅度譜值y_t(n,k)和第n幀第k頻率噪聲的功率譜估計值用于計算第n幀第k頻率語音的后驗信噪比將前一幀第k頻率的清音功率譜估計值和第n幀第k頻率噪聲功率譜估計值 用于計算前一幀第k頻率語音的先驗信噪比

5)第n幀第k頻率語音的后驗信噪比和前一幀第k頻率先驗信噪比代入到MMSE先驗信噪比的估計計算中，即得到第n幀第k頻率成分的MMSE先驗信噪比估計值