基于稀疏分解的單通道混合語(yǔ)音分離算法研究.pdf

1、單通道混合語(yǔ)音分離是語(yǔ)音分離研究的重要方向，稀疏分解理論的發(fā)展為解決單通道混合語(yǔ)音分離問(wèn)題提供了新的思路。正因?yàn)槿绱?，本論文主要研究基于稀疏分解的單通道混合語(yǔ)音分離算法。借鑒稀疏分解和隨之發(fā)展起來(lái)的壓縮感知的理論成果，通過(guò)字典學(xué)習(xí)，構(gòu)造合適的與源語(yǔ)音信號(hào)自適應(yīng)的基或字典，在此基礎(chǔ)上，采用l0-范數(shù)優(yōu)化算法，設(shè)計(jì)有效的基于稀疏分解的單通道混合語(yǔ)音分離算法和基于壓縮感知的單通道混合語(yǔ)音分離算法，以達(dá)到增強(qiáng)目標(biāo)語(yǔ)音，抑制干擾語(yǔ)音的目的。本論文

2、的主要工作和創(chuàng)新如下：
　　 ①?gòu)奶接懭绾螛?gòu)造與源語(yǔ)音信號(hào)自適應(yīng)的基或字典出發(fā)，提出通過(guò)對(duì)角化源語(yǔ)音信號(hào)自相關(guān)矩陣，構(gòu)造理想準(zhǔn)KLT基，并從理論上證明，任何信號(hào)在理想準(zhǔn)KLT基下都具有稀疏性。鑒于在實(shí)際情況下，不一定能獲得確切的理想準(zhǔn)KLT基，提出通過(guò)選取合適的模板和計(jì)算相應(yīng)的模板匹配系數(shù)，來(lái)近似語(yǔ)音信號(hào)的自相關(guān)矩陣，再對(duì)近似的自相關(guān)矩陣進(jìn)行特征值分解，構(gòu)造兩種實(shí)用的模板匹配準(zhǔn)KLT基一非齊次線性均方估計(jì)模板匹配準(zhǔn)KLT基和正交

3、匹配追蹤模板匹配準(zhǔn)KLT基。仿真表明，濁音信號(hào)在模板匹配準(zhǔn)KLT基下的特性與在理想準(zhǔn)KIT基下的特性相近。
　　 ②以創(chuàng)新點(diǎn)①為基礎(chǔ)，研究基于準(zhǔn)KLT基的單通道混合語(yǔ)音分離。
　　 a從理論上證明，當(dāng)基函數(shù)滿足一定的條件時(shí)，采用l0-范數(shù)優(yōu)化算法，可以實(shí)現(xiàn)單通道混合語(yǔ)音的完美分離，并進(jìn)一步證明理想準(zhǔn)KLT基滿足該條件
　　 b由于實(shí)際語(yǔ)音分離時(shí)，源信號(hào)未知，故無(wú)法獲得理想準(zhǔn)KLT基，提出對(duì)上述兩種模板匹配準(zhǔn)KLT

4、基構(gòu)造方法進(jìn)行改進(jìn)，以混合語(yǔ)音信號(hào)為已知條件，來(lái)構(gòu)造各源語(yǔ)音信號(hào)的模板匹配準(zhǔn)KLT基。在此基礎(chǔ)上，提出了兩種實(shí)用的基于模板匹配準(zhǔn)KLT基的單通道混合語(yǔ)音分離算法一基于非齊次線性均方估計(jì)模板匹配準(zhǔn)KLT基的分離算法和基于正交匹配追蹤模板匹配準(zhǔn)KLT基的分離算法。仿真表明，該算法的性能優(yōu)于現(xiàn)有的基于獨(dú)立成分分析基的分離算法和采用形分析技術(shù)改進(jìn)后的計(jì)算機(jī)場(chǎng)景分析算法。
　　 ③論文將壓縮感知和單通道混合語(yǔ)音分離相聯(lián)系，研究基于壓縮感知

5、的單通道混合語(yǔ)音分離。
　　 a從壓縮感知的視角看待單通道混合語(yǔ)音分離問(wèn)題，設(shè)計(jì)基于壓縮感知和K-SVD的單通道混合語(yǔ)音分離算法。仿真表明，該算法對(duì)各類(lèi)混合語(yǔ)音的分離效果相差不大，性能穩(wěn)定。
　　 b在DCT域設(shè)計(jì)基于能量特性的幀間幀內(nèi)自適應(yīng)語(yǔ)音壓縮感知觀測(cè)構(gòu)造算法，以進(jìn)一步減少基于壓縮感知的源語(yǔ)音信號(hào)的“采樣率”，為研究基于壓縮感知觀測(cè)特性的單通道混合語(yǔ)音分離奠定基礎(chǔ)。仿真表明，該算法的性能優(yōu)于貝葉斯壓縮感知算法的性能