基于改进噪声估计的MMSE-LSA语音增强方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN112201269A(43)申请公布日2021.01.08(21)申请号202011119852.4(22)申请日2020.10.19(71)申请人成都明杰科技有限公司地址610000四川省成都市双流区东升街道龙桥路6号129栋1单元9层902号(72)发明人冯谦(74)专利代理机构成都四合天行知识产权代理有限公司51274代理人冯龙王记明(51)Int.Cl.G10L21/0208(2013.01)G10L21/0216(2013.01)G10L25/21(2013.01)G10L25/45(2013.01)权利要求书2页说明书7页附图1页(54)发明名称基于改进噪声估计的MMSE-LSA语音增强方法(57)摘要本发明公开了一种基于改进噪声估计的MMSE‑LSA语音增强方法，包括：S1：对带噪语音进行分帧、加窗处理，做短时傅里叶变换，求出带噪语音的幅度谱和相角；S2：计算出带噪语音的对数能量和谱熵，构建出新的语音特征参数能熵比；S3：得到能熵比和语音存在概率成正比关系，建立能熵比和语音存在概率的数学关系模型，得到语音存在概率估计值；S4：对语音存在概率估计值进行平滑，利用平滑后的语音存在概率来更新噪声功率谱估计；S5：计算出先验信噪比从而得到谱增益估计，给增益函数添加一个约束阈值；S6：利用MMSE‑LSA谱估计器对带噪语音进行语音增强；通过对语音特征参数能熵比的构建，减小噪声残留和语音失真，达到改善语音质量的目的。CN112201269ACN112201269A权利要求书1/2页1.基于改进噪声估计的MMSE-LSA语音增强方法，其特征在于，包括以下步骤：S1：对带噪语音进行分帧、加窗处理，再对其做短时傅里叶变换，求出带噪语音的幅度谱和相角；S2：根据步骤S1的结果，计算出带噪语音的对数能量和谱熵，构建出新的语音特征参数能熵比；S3：根据步骤S2中的能熵比和语音存在概率的性质，得到能熵比和语音存在概率成正比关系，建立能熵比和语音存在概率的数学关系模型，得到语音存在概率估计值；S4：对步骤S3中得出的语音存在概率估计值进行平滑，利用平滑后的语音存在概率来更新噪声功率谱估计；S5：根据步骤S4的结果计算出先验信噪比从而得到谱增益估计，给增益函数添加一个约束阈值；S6：根据谱估计，并利用MMSE-LSA谱估计器对带噪语音进行语音增强。2.根据权利要求1所述的基于改进噪声估计的MMSE-LSA语音增强方法，其特征在于，在所述步骤S2中，所述对数能量根据语音段的短时能量大于无语音段可得，具体如下，若假设经分帧加窗后第i帧的带噪语音信号为yi(m)，则该帧的短时能量为：其中，N为帧长，进一步改进能量计算得到对数能量：LE(i)＝log10(1+E(i)/a)式中，a取2.1。3.根据权利要求1所述的基于改进噪声估计的MMSE-LSA语音增强方法，其特征在于，在所述步骤S2中，所述谱熵由下式可得，设含噪语音信号加窗分帧后的第i帧语音信号为yi(m)，经傅里叶变换后，设第k个频率2分量的功率谱为Yi(ωk)，则每个频率分量的归一化概率密度函数为：则每个分析帧的谱熵为：4.根据权利要求1所述的基于改进噪声估计的MMSE-LSA语音增强方法，其特征在于，在所述步骤S3中，所述能熵比和语音存在概率的数学关系模型的建立过程如下，令Wi(ωk)为能熵比，则其表达式为：可将能熵比与语音存在概率的关系估计为：2CN112201269A权利要求书2/2页其中，a、b均为控制参数。语音存在概率的取值范围为0到1之间，在a取值相同时，b增大，增大；在信噪比较低时，语音存在的概率密度函数较小，此时b取0.8。5.根据权利要求1所述的基于改进噪声估计的MMSE-LSA语音增强方法，其特征在于，在所述步骤S4中，对估计出的语音存在概率进行递归平滑，其平滑形式如下：其中，ap为平滑参数，分别为当前帧和前一帧的第k个频率分量的语音存在概率估计值。6.根据权利要求1所述的基于改进噪声估计的MMSE-LSA语音增强方法，其特征在于，在所述步骤S5中，采用如下判决引导法估计出先验信噪比εk，其中η是平滑系数，取0.98。7.根据权利要求1所述的基于改进噪声估计的MMSE-LSA语音增强方法，其特征在于，在所述步骤S5中，通过给MMSE-LSA谱增益添加一个门限阈值来约束增益取值范围，约束谱增益如下：式中，ε0为先验信噪比阈值，Gfloor为常数，取0.01。3CN112201269A说明书1/7页基于改进噪声估计的MMSE-LSA语音增强方法技术领域[0001]本发明涉及改进噪音的语音增强领域，具体是基于改进噪声估计的MMSE-LSA语音增强方法。背景技术[0002]噪声污染会使语音中的有用信息被