python代码,输入一段含有噪声的语音信号,对其分别进行维纳滤波、卡尔曼滤波,并把滤波后信号保存下来
时间: 2024-03-02 16:50:36 浏览: 83
以下是一个基于 Python 的语音信号处理代码,用于对含有噪声的语音信号进行维纳滤波和卡尔曼滤波,并将滤波后的信号保存到文件中:
```python
import numpy as np
import scipy.signal as signal
import scipy.io.wavfile as wavfile
import pywt
import matplotlib.pyplot as plt
def wiener_filter(x, fs, cutoff):
# 维纳滤波函数
N = len(x)
freqs, Pxx = signal.periodogram(x, fs=fs)
H = np.zeros(N)
H[freqs <= cutoff] = 1
Pxx_smooth = np.maximum(Pxx, np.max(Pxx) * 1e-6)
H_smooth = np.maximum(H, np.max(H) * 1e-6)
G = H_smooth / (H_smooth + 1 / Pxx_smooth)
y = np.real(np.fft.ifft(np.fft.fft(x) * G))
return y
def kalman_filter(x):
# 卡尔曼滤波函数
Q = np.diag([0.01, 1])
R = np.diag([1, 0.1])
A = np.array([[1, 1], [0, 1]])
H = np.array([[1, 0], [0, 1]])
x_hat = np.zeros((2, len(x)))
P = np.zeros((2, 2, len(x)))
x_hat[:, 0] = np.array([x[0], 0])
P[:, :, 0] = np.eye(2)
for k in range(1, len(x)):
x_hat[:, k] = np.dot(A, x_hat[:, k-1])
P[:, :, k] = np.dot(np.dot(A, P[:, :, k-1]), A.T) + Q
K = np.dot(np.dot(P[:, :, k], H.T), np.linalg.inv(np.dot(np.dot(H, P[:, :, k]), H.T) + R))
x_hat[:, k] += np.dot(K, x[k] - np.dot(H, x_hat[:, k]))
P[:, :, k] = np.dot(np.eye(2) - np.dot(K, H), P[:, :, k])
y = x_hat[0, :]
return y
# 读取含有噪声的语音信号
rate, data = wavfile.read("noisy_speech.wav")
data = data.astype(float) / 32767.0
# 维纳滤波
y_wiener = wiener_filter(data, fs=rate, cutoff=1000)
# 卡尔曼滤波
y_kalman = kalman_filter(data)
# 保存滤波后的信号到文件中
wavfile.write("wiener_filtered.wav", rate, np.int16(y_wiener * 32767.0))
wavfile.write("kalman_filtered.wav", rate, np.int16(y_kalman * 32767.0))
```
在这个代码中,我们首先定义了维纳滤波和卡尔曼滤波的函数。对于维纳滤波,我们先计算信号的功率谱密度,然后设计一个频率域滤波器来滤除噪声。对于卡尔曼滤波,我们使用一个简单的线性卡尔曼滤波器来对信号进行滤波。
接下来,我们读取含有噪声的语音信号,并使用维纳滤波和卡尔曼滤波来对其进行处理。最后,我们将滤波后的信号保存到文件中,以便进一步分析和处理。
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