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宽带波束形成麦克风阵列语音增强方法的研究

作　者: 郑家超
导　师: 王冬霞
学　校: 辽宁工业大学
专　业: 通信与信息系统
关键词: 麦克风阵列语音增强小波滤波器组宽带波束形成
分类号: TN912.35
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要

麦克风阵列语音增强方法按信号的带宽可以分为:窄带波束形成方法和宽带波束形成方法。然而在实际语音通信环境中,麦克风接收到的信号通常为宽带信号,根据阵列信号处理理论,如果用窄带波束形成方法来处理宽带语音信号会导致信号畸变,且随着信号带宽的增加,畸变也随之变得严重。因此,需要进一步研究宽带波束形成方法来进行语音增强,以改善语音处理系统性能。小波分析作为一种全新的数学分析方法倍受关注,并应用于各种领域中。小波变换具有时-频分析、多尺度、多分辨率的特性,可以宽带语音信号的高低频进行不同尺度、频率的细节和概貌分析,且可以通过滤波器来实现。本文结合小波滤波器组理论和自适应波束形成技术,提出了一种基于宽带波束形成的麦克风阵列语音增强方法。该方法利用小波分析滤波器组将含噪语音信号变换到小波域,得到相应小波系数;然后对小波系数进行阵列广义旁瓣抵消波束形成处理;最后对处理后的小波系数通过小波综合滤波器组,来重构语音信号,最终达到抑制噪声,实现语音增强的目的。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-8
1 绪论  8-13
  1.1 麦克风阵列语音增强的背景和意义  8
  1.2 麦克风阵列语音增强的研究进展  8-11
    1.2.1 空时处理方法  9-10
    1.2.2 频域处理方法  10-11
  1.3 本论文的工作和章节安排  11-13
2 麦克风阵列语音增强的基础理论和算法简介  13-25
  2.1 阵列信号系统模型  13-16
    2.1.1 窄带信号模型  13-15
    2.1.2 宽带信号模型  15-16
  2.2 基于窄带信号的麦克风阵列的语音增强算法  16-17
    2.2.1 固定波束形成  16-17
    2.2.2 后置滤波波束形成  17
  2.3 空时处理方法  17-21
    2.3.1 Frost 波束形成  17-19
    2.3.2 自适应波束形成  19-21
  2.4 频域处理方法  21-23
    2.4.1 频域宽带波束形成  21
    2.4.2 子带波束形成  21-23
  2.5 麦克风阵列语音增强的评价准则  23-24
    2.5.1 信噪比  23
    2.5.2 噪声抑制  23-24
  2.6 小结  24-25
3 小波分析的基本理论  25-48
  3.1 连续小波变换  25-29
  3.2 离散小波变换  29-30
  3.3 多分辨率分析  30-32
  3.4 Mallat 算法  32-38
  3.5 几种常用小波  38-47
    3.5.1 Haar 小波  38-39
    3.5.2 Morlet 小波  39-40
    3.5.3 Daubechies (dbN)小波  40-42
    3.5.4 Symlet (symN)小波  42
    3.5.5 Biorthogonal (biorNr.Nd)小波  42-44
    3.5.6 Coiflet (CoifN)小波  44
    3.5.7 Mexican Hat (mexh)小波  44-45
    3.5.8 Meyer 小波  45-47
  3.6 小结  47-48
4 基于小波滤波器组的宽带波束形成方法  48-61
  4.1 引言  48
  4.2 基于小波滤波器组的宽带波束形成  48-53
    4.2.1 小波滤波器组  48-51
    4.2.2 基于小波滤波器组的宽带波束形成  51-53
  4.3 小波函数和小波分解层数的选取  53-55
    4.3.1 小波函数的选取  54-55
    4.3.2 小波分解层数的选取  55
  4.4 仿真实验与结果分析  55-60
    4.4.1 仿真环境  55-56
    4.4.2 实验结果与分析  56-60
  4.5 小结  60-61
5 总结与展望  61-63
  5.1 本文工作总结  61
  5.2 工作展望  61-63
参考文献  63-66
攻读硕士学位期间发表的论文  66-67
致谢  67

宽带波束形成麦克风阵列语音增强方法的研究

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