本發(fā)明專利技術(shù)公開(kāi)了用于消除稀疏噪聲的方法，該方法包括將現(xiàn)有的用于高斯噪聲信號(hào)估計(jì)的系統(tǒng)噪聲模型進(jìn)行修改，在量測(cè)噪聲向量中增加一量測(cè)稀疏噪聲的量ns(k)；采用凸優(yōu)化形式，將所述增加了ns(k)的系統(tǒng)噪聲模型轉(zhuǎn)化得到目標(biāo)函數(shù)f(ns(k))，以對(duì)稀疏噪聲進(jìn)行估計(jì)；將所述目標(biāo)函數(shù)轉(zhuǎn)化成標(biāo)準(zhǔn)的l1-l2范數(shù)形式F(ns(k))；采用數(shù)值迭代算法PCD去計(jì)算F(ns(k))的最優(yōu)解，從而估計(jì)出稀疏噪聲值；基于所估計(jì)出的稀疏噪聲值更新濾波器值，去除語(yǔ)音信號(hào)中的稀疏噪聲，輸出干凈語(yǔ)音信號(hào)。本發(fā)明專利技術(shù)還提供一種用于消除稀疏噪聲的裝置。使用該發(fā)明專利技術(shù)，能很好的估計(jì)和去除語(yǔ)音前端存在的稀疏噪聲，計(jì)算處理速度快，適合于實(shí)際應(yīng)用，得到很好的語(yǔ)音信號(hào)估計(jì)，且可明顯提高語(yǔ)音識(shí)別的準(zhǔn)確率。
【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
【專利摘要】本專利技術(shù)公開(kāi)了用于消除稀疏噪聲的方法，該方法包括將現(xiàn)有的用于高斯噪聲信號(hào)估計(jì)的系統(tǒng)噪聲模型進(jìn)行修改，在量測(cè)噪聲向量中增加一量測(cè)稀疏噪聲的量ns(k)；采用凸優(yōu)化形式，將所述增加了ns(k)的系統(tǒng)噪聲模型轉(zhuǎn)化得到目標(biāo)函數(shù)f(ns(k))，以對(duì)稀疏噪聲進(jìn)行估計(jì)；將所述目標(biāo)函數(shù)轉(zhuǎn)化成標(biāo)準(zhǔn)的l1-l2范數(shù)形式F(ns(k))；采用數(shù)值迭代算法PCD去計(jì)算F(ns(k))的最優(yōu)解，從而估計(jì)出稀疏噪聲值；基于所估計(jì)出的稀疏噪聲值更新濾波器值，去除語(yǔ)音信號(hào)中的稀疏噪聲，輸出干凈語(yǔ)音信號(hào)。本專利技術(shù)還提供一種用于消除稀疏噪聲的裝置。使用該專利技術(shù)，能很好的估計(jì)和去除語(yǔ)音前端存在的稀疏噪聲，計(jì)算處理速度快，適合于實(shí)際應(yīng)用，得到很好的語(yǔ)音信號(hào)估計(jì)，且可明顯提高語(yǔ)音識(shí)別的準(zhǔn)確率?！緦＠f(shuō)明】一種用于消除稀疏噪聲方法及裝置
本專利技術(shù)涉及語(yǔ)音信號(hào)處理
，具體地說(shuō)，涉及一種用于消除稀疏噪聲的方法及裝置。
技術(shù)介紹
在語(yǔ)音識(shí)別的前端處理中，去噪和抗噪是最關(guān)鍵的處理步驟，通過(guò)語(yǔ)音增強(qiáng)對(duì)各種壞境噪聲抑制、消除，降低噪聲對(duì)語(yǔ)音信號(hào)輸入的干擾，得到所需的純凈且高質(zhì)量的語(yǔ)音信號(hào)。一般去噪濾波方法都是針對(duì)一般的高斯白噪聲，對(duì)于實(shí)際壞境中的稀疏噪聲，譬如像脈沖噪聲、尖端噪聲等滿足大部分時(shí)間為O、偶爾出現(xiàn)一些幅值大于O (相當(dāng)于滿足拉普拉斯分布)的噪聲，需要另行采用方法進(jìn)行處理。在語(yǔ)音識(shí)別的前段數(shù)據(jù)采集過(guò)程中，語(yǔ)音信號(hào)通常被各種噪聲所污染，存在的噪聲影響人的主觀感受和聲音質(zhì)量，因此，在語(yǔ)音識(shí)別過(guò)程中通過(guò)語(yǔ)音增強(qiáng)去除噪聲變的非常重要。語(yǔ)音增強(qiáng)是指當(dāng)語(yǔ)音信號(hào)被各種各樣的噪聲干擾、甚至淹沒(méi)后，從噪聲背景中提取有用的語(yǔ)音信號(hào)，抑制、降低噪聲干擾的技術(shù)。一句話，從含噪語(yǔ)音中提取盡可能純凈的原始語(yǔ)音。傳統(tǒng)的語(yǔ)音增強(qiáng)算法是譜減法、維納濾波法等。對(duì)帶噪語(yǔ)音運(yùn)用譜減法就是從輸入信號(hào)的譜中減去估計(jì)的噪聲譜，譜減法算法簡(jiǎn)單，較容易實(shí)現(xiàn)，但只適用于平穩(wěn)噪聲，而且會(huì)產(chǎn)生“音樂(lè)噪聲”，影響了人的主觀感受。維納濾波受限于平穩(wěn)條件的約束，具有一定的局限性。現(xiàn)實(shí)中，語(yǔ)音和噪聲都是非平穩(wěn)的。對(duì)于解決非平穩(wěn)的信號(hào)，卡爾曼濾波是語(yǔ)音增強(qiáng)的又一基本方法，但是只能對(duì)帶有高斯噪聲的信號(hào)做出最優(yōu)估計(jì)，針對(duì)現(xiàn)實(shí)中存在一些瞬間的稀疏噪聲，一般卡爾曼濾波不能很好的解決。在現(xiàn)有研究中也提出了基于凸優(yōu)化理論的魯棒卡爾曼方法，將語(yǔ)音增強(qiáng)問(wèn)題轉(zhuǎn)化成凸優(yōu)化形式，利用魯棒卡爾曼算法解決語(yǔ)音前端的稀疏噪聲問(wèn)題。已有的研究中用到的SSF (代理函數(shù)分離)法存在許多的不完善，比如在實(shí)際工程應(yīng)用中上述凸優(yōu)化形式運(yùn)行速度很慢，因此，需要找到一個(gè)更有效的數(shù)值方法。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
本專利技術(shù)提供一種用于消除稀疏噪聲方法機(jī)裝置，可快速高效地估算出稀疏噪聲。本專利技術(shù)提供的一種用于消除稀疏噪聲方法，包括:將現(xiàn)有的用于高斯噪聲信號(hào)估計(jì)的系統(tǒng)噪聲模型進(jìn)行修改，在量測(cè)噪聲向量中增加一量測(cè)稀疏噪聲的量ns(k)；采用凸優(yōu)化形式，將所述增加了 ns(k)的系統(tǒng)噪聲模型轉(zhuǎn)化得到目標(biāo)函數(shù)f(ns(k)),以對(duì)稀疏噪聲進(jìn)行估計(jì)；將所述目標(biāo)函數(shù)轉(zhuǎn)化成標(biāo)準(zhǔn)的I1-12范數(shù)形式F (ns(k))；采用數(shù)值迭代算法PCD去計(jì)算F(ns(k))的最優(yōu)解，從而估計(jì)出稀疏噪聲值；基于所估計(jì)出的稀疏噪聲值更新濾波器值，去除語(yǔ)音信號(hào)中的稀疏噪聲，輸出干凈語(yǔ)音信號(hào)。本專利技術(shù)提供的一種用于消除稀疏噪聲的裝置，包括:稀疏噪聲設(shè)置模塊，用于將現(xiàn)有的用于高斯噪聲信號(hào)估計(jì)的系統(tǒng)噪聲模型進(jìn)行修改，在量測(cè)噪聲向量中增加一量測(cè)稀疏噪聲的量ns(k)；第一轉(zhuǎn)化模塊，用于采用凸優(yōu)化形式，將所述增加了 ns(k)的系統(tǒng)噪聲模型轉(zhuǎn)化得到目標(biāo)函數(shù)f (ns(k))，以對(duì)稀疏噪聲進(jìn)行估計(jì)；第二轉(zhuǎn)化模塊，將所述目標(biāo)函數(shù)轉(zhuǎn)化成標(biāo)準(zhǔn)的I1-12范數(shù)形式F(ns(k))；計(jì)算模塊，采用數(shù)值迭代算法PCD去計(jì)算F(ns(k))的最優(yōu)解，從而估計(jì)出稀疏噪聲值。使用該專利技術(shù)，能很好的估計(jì)和去除語(yǔ)音前端存在的稀疏噪聲，計(jì)算處理速度快，適合于實(shí)際應(yīng)用，得到很好的語(yǔ)音信號(hào)估計(jì)，且可明顯提高語(yǔ)音識(shí)別的準(zhǔn)確率?！緦＠綀D】【附圖說(shuō)明】圖1為本專利技術(shù)提供的用于消除稀疏噪聲的方法流程圖；圖2為語(yǔ)音增強(qiáng)問(wèn)題模型示意圖；圖3為本專利技術(shù)提供的一種用于消除稀疏噪聲的裝置示意圖；圖4所示為連續(xù)語(yǔ)音識(shí)別框圖；圖5所不為去噪算法流程圖；圖6為純凈語(yǔ)音信號(hào)加噪聲信號(hào)圖；圖7為本專利技術(shù)提供的PCD算法估計(jì)出的語(yǔ)音信號(hào)示意圖；圖8為采用本專利技術(shù)提供的PCD迭代算法估計(jì)出的稀疏噪聲示意圖?！揪唧w實(shí)施方式】以下描述和附圖充分地示出本專利技術(shù)的具體實(shí)施方案，以使本領(lǐng)域的技術(shù)人員能夠?qū)嵺`它們。其他實(shí)施方案可以包括結(jié)構(gòu)的、邏輯的、電氣的、過(guò)程的以及其他的改變。實(shí)施例僅代表可能的變化。除非明確要求，否則單獨(dú)的組件和功能是可選的，并且操作的順序可以變化。一些實(shí)施方案的部分和特征可以被包括在或替換其他實(shí)施方案的部分和特征。本專利技術(shù)的實(shí)施方案的范圍包括權(quán)利要求書的整個(gè)范圍，以及權(quán)利要求書的所有可獲得的等同物。在本文中，本專利技術(shù)的這些實(shí)施方案可以被單獨(dú)地或總地用術(shù)語(yǔ)“專利技術(shù)”來(lái)表示，這僅僅是為了方便，并且如果事實(shí)上公開(kāi)了超過(guò)一個(gè)的專利技術(shù)，不是要自動(dòng)地限制該應(yīng)用的范圍為任何單個(gè)專利技術(shù)或?qū)＠夹g(shù)構(gòu)思。在語(yǔ)音識(shí)別的前端處理中，去噪和抗噪是最關(guān)鍵的處理步驟，通過(guò)語(yǔ)音增強(qiáng)對(duì)各種壞境噪聲抑制、消除，降低噪聲對(duì)語(yǔ)音信號(hào)輸入的干擾，得到我們所需的純凈且高質(zhì)量的語(yǔ)音信號(hào)。一般去噪濾波方法都是針對(duì)一般的高斯白噪聲，對(duì)于實(shí)際壞境中的稀疏噪聲，本專利技術(shù)也能針對(duì)性的消除和抑制。本專利技術(shù)中采用PCD (平行坐標(biāo)下降法)一種有效迭代算法去實(shí)現(xiàn)估計(jì)稀疏噪聲，得到更純凈的語(yǔ)音信號(hào)，為后續(xù)語(yǔ)音識(shí)別準(zhǔn)確率的提高提供了可靠的技術(shù)手段。所謂坐標(biāo)下降法是一種非梯度優(yōu)化算法，為了找到一個(gè)函數(shù)的局部極小值，在每次迭代中可以在當(dāng)前點(diǎn)處沿一個(gè)坐標(biāo)方向進(jìn)行一維搜索，在整個(gè)過(guò)程中循環(huán)使用不同的坐標(biāo)方向，一個(gè)周期的一維搜索迭代過(guò)程相當(dāng)于一個(gè)梯度迭代。為了針對(duì)性的消除和抑制稀疏噪聲，本專利技術(shù)中采用PCD (平行坐標(biāo)下降法)一種有效迭代算法去實(shí)現(xiàn)估計(jì)系數(shù)噪聲，得到更純凈的語(yǔ)音信號(hào)，為后續(xù)語(yǔ)音識(shí)別準(zhǔn)確率的提高提供了可靠的技術(shù)手段。如圖1所示，本專利技術(shù)提供的一種用于消除稀疏噪聲方法，包括如下步驟:S101，將現(xiàn)有的用于高斯噪聲信號(hào)估計(jì)的系統(tǒng)噪聲模型進(jìn)行修改，在量測(cè)噪聲向量中增加一量測(cè)稀疏噪聲的量1(10 ；S102，采用凸優(yōu)化形式，將所述增加了 ns(k)的系統(tǒng)噪聲模型轉(zhuǎn)化得到目標(biāo)函數(shù)f(ns(k)),以對(duì)稀疏噪聲進(jìn)行估計(jì)；S103，將所述目標(biāo)函數(shù)轉(zhuǎn)化成標(biāo)準(zhǔn)的1廠12范數(shù)形式F(ns(k))；S104，采用數(shù)值迭代算法P⑶去計(jì)算F(ns(k))的最優(yōu)解，從而估計(jì)出稀疏噪聲值；S105，基于所估計(jì)出的稀疏噪聲值更新濾波器值，去除語(yǔ)音信號(hào)中的稀疏噪聲，輸出干凈語(yǔ)音信號(hào)。下面結(jié)合附圖對(duì)本專利技術(shù)的原理、特性進(jìn)行描述。圖2為語(yǔ)音增強(qiáng)問(wèn)題模型示意圖，語(yǔ)音增強(qiáng)是指當(dāng)語(yǔ)音信號(hào)被各種各樣的噪聲干擾、甚至淹沒(méi)后，從噪聲背景中提取有用的語(yǔ)音信號(hào)，抑制、降低噪聲干擾的技術(shù)。也就是從含噪語(yǔ)音中提取盡可能純凈的原始語(yǔ)音。如圖2所示，語(yǔ)音增強(qiáng)的目標(biāo)是設(shè)計(jì)一個(gè)濾波器，在給定條件下:語(yǔ)音信號(hào)和噪聲信號(hào)滿足yx = ys+yN,產(chǎn)生一個(gè)語(yǔ)音信號(hào)ys的估計(jì):最終的目的和結(jié)果是本文檔來(lái)自技高網(wǎng)...
【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
一種用于消除稀疏噪聲方法，其特征在于，包括：?將現(xiàn)有的用于高斯噪聲信號(hào)估計(jì)的系統(tǒng)噪聲模型進(jìn)行修改，在量測(cè)噪聲向量中增加一量測(cè)稀疏噪聲的量ns(k)；?采用凸優(yōu)化形式，將所述增加了ns(k)的系統(tǒng)噪聲模型轉(zhuǎn)化得到目標(biāo)函數(shù)f(ns(k))，以對(duì)稀疏噪聲進(jìn)行估計(jì)；?將所述目標(biāo)函數(shù)轉(zhuǎn)化成標(biāo)準(zhǔn)的l1?l2范數(shù)形式F(ns(k))；?采用數(shù)值迭代算法PCD去計(jì)算F(ns(k))的最優(yōu)解，從而估計(jì)出稀疏噪聲值；?基于所估計(jì)出的稀疏噪聲值更新濾波器值，去除語(yǔ)音信號(hào)中的稀疏噪聲，輸出干凈語(yǔ)音信號(hào)。
【技術(shù)特征摘要】
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：李健，吳飛，張連毅，武衛(wèi)東，
申請(qǐng)(專利權(quán))人：北京捷通華聲語(yǔ)音技術(shù)有限公司，
類型：發(fā)明
國(guó)別省市：北京;11
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