一种基于信噪比加权的幅度与相位联合补偿抗噪语音增强方法及实现装置
专利汇可以提供一种基于信噪比加权的幅度与相位联合补偿抗噪语音增强方法及实现装置专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本 发明 公开了一种基于 信噪比 加权的幅度与 相位 联合补偿抗噪语音增强方法及实现装置，该方法在预处理流程中进行预加重，数字滤波，分 帧 ， 加窗 处理，接着进入常规的语音活动检测，检测当前帧为语音帧还是噪声帧，分别进行相应的处理。若当前帧为噪声帧，则利用谱减法估计去噪语音 频谱 Pd(n,k)；若当前帧为语音帧，首先利用现有成熟的方法估计输入数字语音 信号 的信噪比SNR，然后获取输入数字 语音信号 的谱减法频谱和相位谱补偿频谱，推导两者对应的权重比例并进行加权，得到融合后的改进语音增强频谱，最后通过离散傅里叶反变换输出增强语音y[n,m]。该发明能在任意信噪比环境下取得较好的语音增强效果。，下面是一种基于信噪比加权的幅度与相位联合补偿抗噪语音增强方法及实现装置专利的具体信息内容。
1.一种基于信噪比加权的幅度与相位联合补偿抗噪语音增强方法，其特征在于，所述的语音增强方法包括：
对当前帧输入数字语音信号进行预加重、数字滤波、分帧、加窗处理，接着进入常规的语音活动检测，检测当前帧为语音帧还是噪声帧，分别进行相应的处理；
若当前帧为噪声帧，则利用谱减法估计去噪语音频谱Pd(n,k)；
若当前帧为语音帧，首先估计输入数字语音信号的信噪比SNR，然后获取输入数字语音信号的谱减法频谱和相位谱补偿频谱，推导两者对应的权重比例并进行加权，得到融合后的改进语音增强频谱，最后通过离散傅里叶反变换输出增强语音y[n,m]。
2.根据权利要求1所述的一种基于信噪比加权的幅度与相位联合补偿抗噪语音增强方法，其特征在于，所述的对当前帧输入数字语音信号进行预加重、数字滤波、分帧、加窗处理的过程如下：
对当前帧输入数字语音信号进行分帧和加窗，得到x[n,m]，1<＝m<＝N，其中n表示第n帧数字语音信号，N表示一帧数字语音信号的长度；
用噪声估计方法估计出噪声功率谱P(n,k)，1<＝k<＝N，k表示语音信号频点数，获取更新长时加权噪声功率谱Pv(n,k)，其表达式如下：
Pv(n,k)＝(1-r)P(n,k)+rPv(n-1,k) 1<＝k<＝N (公式1)
其中Pv(0,k)＝0，1<＝k<＝N，r为调节因子，其取值范围为(0,1)。
3.根据权利要求2所述的一种基于信噪比加权的幅度与相位联合补偿抗噪语音增强方法，其特征在于，所述的估计输入数字语音信号的信噪比SNR，然后获取输入数字语音信号的谱减法频谱和相位谱补偿频谱的过程如下：
估计出当前帧输入数字语音信号的信噪比SNR，分别获取基于谱减法和相位谱补偿法后的数字语音频谱表达式，当前帧输入数字语音信号x[n,m]经过离散傅里叶变换后，极坐标表示形式如下：
X(n,k)＝|X(n,k)|exp(j∠X(n,k)) 1<＝k<＝N (公式2)
其中,|X(n,k)|表示当前帧输入数字语音信号幅度谱，∠X(n,k)表示当前帧输入数字语音信号相位谱；
现定义一个相位谱补偿函数Λ(n,k)，表达式如下：
Λ(n,k)＝δT(k)|P(n,k)| 1<＝k<＝N (公式3)
其中,δ是相位谱补偿因子，其取值范围(0,10)，T(k)为反对称函数，定义如下：
将相位谱补偿函数与当前帧输入数字语音信号频谱相叠加形成一个复合谱信号XΛ(n,k)，表达式如下：
XΛ(n,k)＝X(n,k)+Λ(n,k) 1<＝k<＝N (公式5)
补偿后的相位谱∠XΛ(n,k)表达式为：
∠XΛ(n,k)＝arg[XΛ(n,k)] 1<＝k<＝N (公式6)
其中arg[·]是取相位函数，将补偿后的相位谱与含噪语音的幅度谱相结合，得到语音相位增强后的频谱SΛ(n,k)，其表达式如下：
SΛ(n,k)＝|X(n,k)|exp(j∠XΛ(n,k)) 1<＝k<＝N (公式7)
基于谱减法的去噪语音频谱Px(n,k)如下：
4.根据权利要求3所述的一种基于信噪比加权的幅度与相位联合补偿抗噪语音增强方法，其特征在于，所述的推导两者对应的权重比例并进行加权，得到融合后的改进语音增强频谱，最后通过离散傅里叶反变换输出增强语音y[n,m]的过程如下：
获取基于信噪比加权的幅度与相位联合补偿抗噪的语音增强频谱G(n,k)：
其中满足0＜α＜1，其取值由信噪比SNR决定，即α＝f(SNR)，将G(n,k)经过离散傅里叶反变换后得到当前帧输出数字语音信号y[n,m]。
5.根据权利要求4所述的一种基于信噪比加权的幅度与相位联合补偿抗噪语音增强方法，其特征在于，所述的f(SNR)在(-∞，+∞)上为一个单调递减函数，由一元线性函数、双边指数函数或argtan函数构造而成。
6.根据权利要求5所述的一种基于信噪比加权的幅度与相位联合补偿抗噪语音增强方法，其特征在于，所述的f(SNR)由argtan函数构造而成时，
7.根据权利要求2所述的一种基于信噪比加权的幅度与相位联合补偿抗噪语音增强方法，其特征在于，所述的若当前帧为噪声帧，则利用谱减法估计去噪语音频谱Pd(n,k)的过程如下：
输入数字语音信号经过离散傅里叶变换推导后，极坐标表示形式如下：
X(n,k)＝|X(n,k)|exp(j∠X(n,k)) 1<＝k<＝N (公式11)
其中|X(n,k)|表示当前帧输入数字语音信号幅度谱，∠X(n,k)表示当前帧输入数字语音信号相位谱，纯噪声情况下基于谱减法的去噪语音频谱Pd(n,k)估计如下：
其中|X(n,k)|2为当前帧输入数字语音信号功率谱密度，P(n,k)为当前帧输入数字语音信号噪声功率谱密度；
将Pd(n,k)exp(j∠X(n,k))经过离散傅里叶反变换得到当前帧输出数字语音信号。
8.一种基于信噪比加权的幅度与相位联合补偿抗噪语音增强方法的实现装置，其特征在于，所述的实现装置包括用于进行含噪语音信号的信噪比SNR估计、权值计算和改进语音增强频谱合成的DSP语音芯片或ARM微处理器、以及分别与所述的DSP语音芯片或ARM微处理器连接的电源模块、存储模块、输出模块、DSP语音芯片或ARM微处理器、A/D转换器及USB接口，
所述的实现装置还包括语音接收器，用于接收含噪语音信号，并与所述的A/D转换器相连；所述的A/D转换器将输入语音数字化，所述的存储模块存储语音信息，所述的输出模块输出语音增强信号，所述的USB接口用于与外部计算机连接，实现在线实时编程。
9.一种基于信噪比加权的幅度与相位联合补偿抗噪语音增强方法的实现装置，其特征在于，所述的A/D转换器采用ADC0809芯片。
一种基于信噪比加权的幅度与相位联合补偿抗噪语音增强方
法及实现装置
技术领域
背景技术
发明内容
具体实施方式
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