[发明专利]语音中噪声的消除方法

说明书

技术领域：本发明属于信号处理尤其是语音信号处理领域，更具体的说，本发明涉及一种语音信号中的噪声消除方法，也称语音增强方法。

背景技术：语音中噪声的消除方法也称语音增强方法，属于一种选择性的处理技术，其目的在于从受到噪声污染的信号中，提取出纯净的原始语音信号，提高语音的清晰度和可懂度，可广泛应用于语音侦听、语音通信、语音助听、视频会议等需要改善语音质量的地方。另外，在语音的其它重要应用上，如语音识别、声纹认证等，通常由于背景噪声的影响而迟迟不能广泛进入实际应用领域，严重阻碍这些技术的使用，通过合理的使用噪声消除技术，可将语音信号从被污染的含噪语音信号中尽可能好的提取出来，可大幅改善语音识别和声纹认证系统的性能。由于语音增强方法在实际中的重要性，一直是国际上的一个热点研究方向。

语音增强技术按拾取语音信号的通道数分类，可分为单通道语音增强技术和多通道语音增强技术，多通道语音增强系统通常需要2个以上的麦克风，形成麦克风阵列，通过波束形成、后滤波等处理手段来消除语音信号中的背景噪声，由于其不仅可获取语音信号的时域信息和频域信息，而且可以获取语音信号的空间信息，通常可以得到更佳的效果。单通道语音增强系统仅使用一个麦克风，硬件资源要求低，算法复杂度也相应较低，易于实现，且应用范围更加广泛，本发明属于单通道语音增强方法。

典型的单通道语音增强系统包括如下步骤：

1)对含噪的语音信号y做分帧、加窗处理；

2)变换到频率域Y(Ω)；

3)估计噪声的统计特征参数；

4)增益器设计及含噪信号处理；

5)将处理后信号反变换回时域

6)使用重叠相加法得到增强后信号；

步骤3)中估计噪声的统计特征参数方法。可直接选取开始处的静音段作为噪声帧提取相应的噪声统计特征，也可通过实时的语音活动性检测技术，跟踪当前语音帧是噪声帧还是语音帧，如果是噪声帧则更新噪声统计特征参数，否则继续跟踪下一帧。得到的噪声谱用P_nn(Ω)表示。

步骤4)的增益器设计，众多单通道语音增强方法中，通常最大的差别即在于此，比较典型的基于MMSE准则的维纳滤波增益器为：

G(Ω)=Pss(Ω)Pss(Ω)+Pnn(Ω)---(1)]]>

这种方法在实际中使用广泛，且在噪声符合平稳条件时可得到较好的结果，然而该方法还有不足之处。主要包括以下几个方面：1)在非平稳噪声环境下，选取开始处的无声段作为噪声帧，通常不能准确得到后继噪声的统计特征，若使用语音活动性检测方法，不仅实现难度较大，而且在非平稳环境下很难实现准确的检测；2)增益器使用的是线性增益器，无论在有声段还是在无声段均使用同一比例的增益，显然是不合理的，因为在信噪比较高情况下，过分去除噪声反而会造成语音信号本身信息的损失，而在信噪比较低情况下又会残留较多噪声，这也正是线性增益器会造成较强的“音乐噪声”的原因。因此，需要一种更加合理的噪声特征跟踪算法，和更加合理的增益器。

发明内容

本发明的目的在于设计一种更加合理的、能够实时跟踪噪声的方法，使得语音增强系统能够在非平稳的噪声环境下工作，并且设计一种更加有效的增益器，尽可能的避免损伤语音，且尽可能的消除残留噪声，以弥补线性增益器损伤语音和残留噪声的缺点。

本发明设计内容包括如下步骤：

1)对含噪的语音信号y做分帧、加窗处理；

2)变换到频率域Y(Ω)；