一种基于谱减法和小波变换的语音降噪方法.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CN110808059A(43)申请公布日2020.02.18(21)申请号201910960089.9(22)申请日2019.10.10(71)申请人天津大学地址300072天津市南开区卫津路92号(72)发明人李秋颖张涛(74)专利代理机构天津市北洋有限责任专利代理事务所12201代理人杜文茹(51)Int.Cl.G10L21/0208(2013.01)G10L21/0272(2013.01)G10L21/0232(2013.01)G10L25/45(2013.01)权利要求书2页说明书5页附图5页(54)发明名称一种基于谱减法和小波变换的语音降噪方法(57)摘要一种基于谱减法和小波变换的语音降噪方法：去除输入的纯净语音信号的直流分量，对幅值进行归一化处理；对处理后的语音信号叠加高斯白噪声，得到含噪语音信号；设置前导无话段，计算出前导无话段的帧数；使用谱减法对含噪语音信号进行处理；对得到的谱减后的语音信号进行小波分解得到离散伸缩因子，离散平移因子的小波信号；根据小波信号中的低频分量和各个分解层的高频分量，得到低频系数和各个分解层的高频系数，对各个分解层的高频系数分别使用置零处理方法和软阈值处理方法进行处理，得到处理后的各个分解层的高频系数；进行小波逆变换，得到最终降噪后的语音信号。本发明能够显著地减少“音乐噪声”，并且只存在少量的高频失真，进一步提高降噪能力。CN110808059ACN110808059A权利要求书1/2页1.一种基于谱减法和小波变换的语音降噪方法，其特征在于，包括如下步骤：1)去除输入的纯净语音信号的直流分量，再对幅值进行归一化处理；2)对归一化处理后的语音信号叠加高斯白噪声，得到含噪语音信号；3)设置前导无话段，即噪声段的时长为IS，并计算出前导无话段的帧数NIS：式中，IS表示前导无话段时长，fs表示采样频率，N表示每帧数据长度，即帧长，inc表示每帧数据移动长度，即帧移；4)使用谱减法对含噪语音信号进行处理；5)对经过谱减法得到的谱减后的语音信号进行小波分解得到离散伸缩因子为m，离散平移因子为r的小波信号其中，离散小波序列Ψm,r(t)是对小波序列Ψp,q(t)中的伸缩因子p和平移因子q进行离散化得到；式中，小波序列Ψp,q(t)是将基小波函数Ψ(t)进行伸缩和平移运算得到；其中，其中m∈Z，a0和b0是不等于1的固定值；根据小波信号中的低频分量和各个分解层的高频分量，得到低频系数和各个分解层的高频系数，对各个分解层的高频系数分别使用置零处理方法和软阈值处理方法进行处理，得到处理后的各个分解层的高频系数，其中，软阈值处理方法中的软阈值T1，即为谱减后的语音信号经过小波变换后得到的低频分量的算术平均值；然后依据处理后的各个分解层的高频系数与小波信号的最后一层的低频系数进行小波逆变换，得到最终降噪后的语音信号。2.根据权利要求1所述的一种基于谱减法和小波变换的语音降噪方法，其特征在于，步骤4)包括：(1)对含噪语音信号进行加窗分帧；(2)通过计算每一帧含噪语音信号的离散傅里叶变换，得到每一帧含噪语音信号的幅值|Xi(k)|、相位角和噪声段的能量D(k)；2CN110808059A权利要求书2/2页式中，Xi(k)表示第i帧含噪语音信号第k个点的离散傅里叶变换，k∈0,1,…,N-1，n∈0,1,…,N-1；(3)根据幅值|Xi(k)|和噪声段的能量D(k)计算进行谱减后的幅值式中，a和b是两个常数，a是过减因子，b是增益补偿因子；(4)根据谱减后的幅值和相位角进行快速傅里叶逆变换求出谱减后的语音信号3CN110808059A说明书1/5页一种基于谱减法和小波变换的语音降噪方法技术领域[0001]本发明涉及一种语音降噪方法。特别是涉及一种基于谱减法和小波变换的语音降噪方法。背景技术[0002]语音通信过程中经常会受到各种噪声的影响而导致通信质量的下降。语音降噪的主要目的是从带噪语音中提取出尽可能纯净的原始语音，提高识别率。语音增强一直是人们研究的热点，并且不断有新的方法出现。目前，常见的语音降噪的方法有基于自相关方法的语音降噪，基于谱减法的语音降噪，基于小波变换的语音降噪，基于自适应滤波的语音降噪以及基于维纳滤波法的语音降噪等。其中，基于自相关方法的语音降噪虽然可以使语音信号的能量集中在少数的共振峰内，在频域上最大程度地提高了信噪比，对于与语音同频的噪声去除较有利，但是其去噪阈值较难确定，会对语音造成伤害。基于谱减法降噪后的语音信号虽然几乎不存在失真的情况，但是降噪后存在明显的“音乐噪声”，而基于小波变换降噪后的信号存在严重的高频失真。发明内容[0003]本发明所要解决的技术问题是，提供一种能够提高信号的信噪比和可懂度的基于谱减法