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1、中国科学院自动化研究所 硕士学位论文 自适应噪声抵消及其在语音识别中应用的研究 姓名：张健 申请学位级别：硕士 专业：模式识别与智能系统 指导教师：徐波 20030630 摘要 近儿十年采，语齑技术墩褥了一撩列突破性鹣进胜并潜到了广“泛的应崩。 然鞴在实际照耀中自丁爱环境噪声陶影礁辫蓊燕缆漪镁憩辫嚣会急副下蹲。 本文献使掰语音增攥技术改藩猎奇识别幕绕 = 剐宰的精度出发，探讨了在町簸 得噪声傧蟹参考情龇手的岛遗戍噤声抵消增强技术及其建潦毒识荆中琏篇； 疑拱热漩，本文黼芏作隽括以F 几个部分： 1 分折了忍辩有我豢性的挚通遒瀚语音墙强技术，指癌了它们薛伐蹬 点避丽楗船T 釉戳道道姻瑟子翅邋庶噪声
2、撼消舸港蕾增强力察。 2 辞 究了己肖扼秭盘遗应臻声撼消薄浊( 包括L i v I S 算法、R L S 鳝法、 S t b b a n d 方法) 抟朦逊和性能：出予瓣高自遮成滤波收敛速穗翰考 懋，撵懑了一素孛旗子投藿轮癣缝黪鼓逊豹N L M S 簿涟，_ ； = 取替了擞好 趵实验结果：为j 7 解捷菲线穗阳鼷，撼浅一种带嚣媲性精袋抟馥避臆 蝾声溺际宵法，弗褒满足鞭搜条髂舟鼋模拱实斡中戤褥了较好鹅敲艇。 3 分析、澄计并窭谶了一个舞戚自避巍镬声抵消的F 1 瓣帆语者挎制蓑 统。奔绱了其中躺鞭作丰镯辕嚣平蠹黝疑捧实邋，强赦掰粥鹩蔓簧释 拭，并靠缁，在端点检测方露辑提戳的媛避的錾哥麓量滤波辩方
3、浚。 4 。越上述诱岢控制窳撬避行r 评测，* 拦鼎系笺錾稿 璃国遁瘦燃声抵 端和其它潞哲增强簿法徽r 鞠拭研究二 燕键黼+ 翻适戍秣声撼溺懑啻墙巍，语裔谢Z ；j 。皂糍i 秘。辫酱掩铡 A b s t r a c t T h ep a s tt e n so fy e a r sh a sw i t n e s s e dg r e a ta d v a n c ei ns p e e c ht e c h n o l o g i e s ，a n dm a n y o ft h e mh a v ea l r e a d yb e e nw i d e l yu s e di no u
4、rd a l l yl i f e H o w e v e r ，i nt h er e a lw o r l d c o n d i t i o n s ，t h ep e r f o r m a n c eo f m o s ts p e e c hs y s t e ma l w a y sd e g r a d e ss i g n i f i c a n t l yd u e t ot h ep r e s e n c eo fe n v i r o n m e n tn o i s e T h em o t i v a t i o no ft h i sp a p e ri st
5、og i v ea n e f f e c t i v es o l u t i o nt ot h i sp r o b l e m b ym e a n so fs p e e c he n h a n c e m e n t W ef o c u s e do u r s p e e c he n h a n c e m e n tr e s e a r c hi nac a s ew h e r ean o i s er e f e r e n c ei sa v a i l a b l ea n d d i s c u s s e da d a p t i v en o i s ec
6、 a n c e l l a t i o na n di t sa p p l i c a t i o ni ns p e e c hr e c o g n i t i o ns y s t e m T h ea u t h o r Sw o r kp r e s e n t e di nt h i sp a p e rC a nb es u m m a r i z e da sf o l l o w s ： 1 A n a l y z e ds o m et y p i c a lm o n o c h a n n e ls p e e c he n h a n c e m e n tt e
7、 c h n i q u e st h a td on o t U S en o i s er e f e r e n c e ，p o i n t e do u tb o t ht h e i ra d v a n t a g e sa n dd i s a d v a n t a g e s ，a n dt h e n s u g g e s t e dt h a td u a l c h a n n e li sab e t t e rs o l u t i o n 2 S t u d i e ds e v e r a le x i s t i n ga d a p t i v en o
8、 i s ec a n c e l l a t i o na l g o r i t h m s ( i n c l u d i n gL M S a l g o r i t h m ，R L Sa l g o r i t h ma n dt h es u b b a n dm e t h o d ) I no r d e rt oa c h i e v ef a s t e r a d a p t a t i o nc o n v e r g e n c es p e e d ，a ni m p r o v e dN L M Sa l g o r i t h n ab a s e do nf
9、 i l t e r w e i g h t c o n t o u ri s p r o p o s e d ，a n ds a t i s f a c t o r yr e s u l t h a sb e e no b s e r v e di n e x p e r i m e n t sI no r d e rt os o l v et h en o n l i n e a rp r o b l e m ，am e t h o do fc o m p e n s a t i n g n o n l i n e a r i t yi na d a p t i v en o i s ec
10、 a n c e l l a t i o ni sa l s op r o p o s e di nt h i sp a p e r ，a n di t s e f f e c t i v e n e s si sp r o v e db ye x p e r i m e n ts i m u l a t i o n ， 3 A n a l y z e d ，d e s i g n e d ，a n dr e a l i z e daT Vv o i c ec o m m a n dc o n t r o ls y s t e mt h a t u t i l i z e sb o t ha
11、d a p t i v en o i s ec a n c e l l a t i o na n ds p e e c hr e c o g n i t i o nI n t r o d u c e di t s h a r d w a r ea n ds o f t w a r ed e s i g n ，a n dt h em a i na l g o r i t h m su s e d Ar e f i n e df i l t e r e d e n e r g yb a s e ds p e e c he n d p o i n td e t e c t i o na l g o
12、r i t h mi sa l s oi n t r o d u c e d 4E v a l u a t e do u rs p e e c he n h a n c e m e n tm e t h o db a s e do nt h ea b o v es y s t e m ，a n d c o m p a r e di tw i t ho t h e ra l g o r i t h m s K e y w o r d s ：A d a p t i v eN o i s eC a n c e l l a t i o n ，S p e e c hE n h a n c e m e n
13、 t ，S p e e c hR e c o g n i t i o n ， T VV o i c eC o m m a n dC o n t r 0 1 第一章引舌 1 1 语音增强概述 第一章引言 语音是人与人之间互相交流的最自然和最便捷的方式，也是最主要的交流 媒介( 大约占7 0 ) 。特别是在黑暗、残疾、手忙( 如驾驶汽车) 等特殊的环 境和条件下，语音更是具有不可替代的作用。近几十年，随着计算机的广泛普 及和应用，对于研究方便、友好的人机交互界面的呼声也越来越高。语音，相 比传统的使用键盘、鼠标和屏幕等设备的交互方式，同样具有自然和方便等不 可比拟的优势，可以说是一种最理想的人机交
14、互方式。语音的重要地位和巨大 优势推动了语音技术的飞速发展，比如通信领域的语音压缩和编码、模式识别 和人工智能领域的语音识别、说话人识别等技术，都已经取得了重大突破。越 来越多的语音技术产品F 在融入我们的日常生活。 和我们面对面的直接交谈一样，语音技术同样面临着噪声干扰的问题。这 是冈为，在语音信号的传输过程中，总是不可避免的受到各种类型噪声的影 响。噪声可能来自于周围的环境，也可能来自于设备传输信道的干扰，另外为 了保证语音传输速率而进行的有失真的数字化语音编码也会引入噪声。这种被 噪声污染的语音，对于受话人来说至少会引起听觉上的疲劳，严重一点儿会听 不懂或根本听不清对方的语音；对于语音处
15、理系统来说( 如语音识别或说话人 识别系统) ，可能会导致系统的性能( 如识别率) 严重下降。 语音增强技术研究的就是在输入或输出的语音信号被噪声污染的情况下， 如何提高语音通信系统的性能( 1 】E p h r a i m1 9 9 2 ) 。性能的提高可以体现在两 个方面：a 听觉角度上的语音质量或可懂度( I n t e l l i g i b i l i t y ) 的提高：b 浯音识 别( 或晓话人t 别) 系统的以别率的提高 2 。就第一个方面而言，语音增强的 目的是提高被噪卢污染的语音的质量或其叮懂度。这分别和听觉疲劳( a u d i t o r y 白适应噪声抵消及其在语音识
16、别中应用的研究 f a t i g u e ) 和理解( u n d e r s t a n d i n g ) 有关。典型的应用是作为语音通讯设备、助听 设备的前端。就第二个方面来言，语音增强的目的是提高语音( 或说话人) 识 别系统的准确率。由于噪声的干扰这些系统的性能常常会严重下降。语音增强 一般作为识别的预处理过程而应用到这些系统中。 1 2 语音增强的研究意义 语音增强技术无论是对于人们的日常生活中或军事领域的语音通信，还是 对于其他语音信号处理技术( 如语音识别) 都有很大的研究价值。 在日常生活中，我们经常会遇到语音通信的噪声干扰问题。比如在嘈杂的 马路旁、喧闹的市场内、人声鼎沸的集会场所、轰鸣的建筑工地，或者在奔驰 的汽车、火车上，当我们在这些场合使用固定的公用电话、移动电话时，周围 人的喧闹声、机械运转的轰鸣声等背景噪声都会严重干扰语音的通讯，增加受 话人听力负担，时间长了还会使人烦躁、头痛、呕吐，甚至会导致听力下降或 引发各种疾病。使用语音增强技术可以大
