第 26 卷第 2 期 湖南文理学院学报(自然科学版) Vol. 26 No. 2
2014 年 6 月 Journal of Hunan University of Arts and Science(Natural Science Edition) Jun. 2014
doi: 10.3969/j.issn.1672-6146.2014.02.008
一种分层阈值优化的语音感知小波去噪方法
曹斌芳
, 彭光含, 彭元杰, 黎小琴
(湖南文理学院 物理与电子科学学院, 湖南 常德, 415000)
摘 要: 通过分析含噪语音信号的特点, 引入能够兼顾人耳听觉特性的听觉感知小波变换, 构造了新的小波
阈值函数, 并对小波变换分解后的阈值进行基于微粒群算法的分层优化. 仿真实验表明, 该方法在不同信噪
比条件下均具有较好的去噪性能, 语音的可懂度和听觉效果得到有效提高.
关键词: 语音去噪; 听觉感知小波变换; 分层阈值; 微粒群算法
中图分类号: TN 912 文章编号: 1672-6146(2014)02-0035-05
Speech de-noising algorithm of perception wavelet transform based on
hierarchical threshold optimization
CAO BinFang, PENG GuangHan, PENG YuanJie, LI XiaoQin
(College of Physics and Electronics Science, Hunan University of Arts and Science, Changde 415000, China)
Abstract: By analyzing the characteristic of
noisy speech signals, audio perception wavelet transform was
introduced, which considered human auditory effect. New wavelet threshold function was constructed and
hierarchical optimization was performed based on particle swarm optimization algorithm after wavelet transform.
Simulation indicated that the proposed method had a good de-noising effect under circumstances of different
signal-noise-ratio(SNR) , improved speech intelligibility and auditory effect.
Key words: speech de-noising; auditory perception wavelet transform; Hierarchical threshold; particle swarm
optimization
在语音通信过程中, 常常会受到环境噪声的影响, 这些噪声的存在严重影响了语音的质量, 导致接
收者收到的语音信号并非纯净的原始信号. 语音信号的噪声消除技术是语音信号处理的一个重要分支,
主要是完成在保证语音可懂度的条件下, 较多地消除语音信号中的噪声成分
[1]
. 经过多年的发展, 研究
者提出了多种语音去噪算法, 如维纳滤波方法、谱减法、子空间法、统计模型法以及小波变换法
[2—4]
等, 它们具有各自不同的特点, 实际应用时可以依据这些算法的难易程度及去噪效果进行选择.
语音信号是一种时变的非平稳信号, 很难用传统的维纳滤波或者卡尔曼滤波实现最优去噪, 而小
波变换(Wavelet transform, WT)作为一种非常重要的非平稳信号分析工具, 它可以在很大程度上对噪声
加以消除
[4]
, 因此, 在信号处理领域获得了广泛的应用. 目前, 基于小波变化的噪声消除方法大致有以
下几种: 第1种, 基于Mallat及其合作者提出的模极大值的小波去噪算法
[5]
; 第2种, 依据小波变换后系
数之间的相关性实现小波系数的类型判别, 从而完成处理; 第3种, Donoho提出的软硬阈值去噪方法,
该方法实现简单、计算量小, 因而获得了广泛应用. 在小波阈值法进行语音信号的噪声消除时, 发现该
方法不能很好地反应人耳对信号幅度以及频率的听觉特性, 因此, 文献[6—7]采用了一种听觉感知的小
通讯作者email: cao_bf@163.com. 收稿日期: 2014-05-06
项目基金: 湖南省科技计划资助项目(2010SK3052); 光电信息集成与光学制造技术湖南省重点实验室资助项目; 湖南文
理学院重点学科建设项目(无线电物理).