[发明专利]基于语音存在概率和相位估计的语音增强方法

说明书

本发明属于信号处理技术领域,涉及一种基于语音存在概率和相位估计的语音增强方法；包括以下步骤：1、估计语音存在概率；2、估计纯净浊音相位；3、估计纯净语音幅度谱；4、估计纯净语音信号；本发明通过多元线性回归技术估计Q值，提高语音存在概率估计的准确性；利用短时傅里叶变换域的谐波模型，在相邻频带间估计纯净浊音相位；结合相位差对纯净语音幅度谱进行估计，充分利用相位对纯净语音幅度谱的补偿作用；本发明是单通道语音增强方法，利用一个麦克风采集带噪语音信号，便于实施；本发明能很好地解决语音存在概率估计不准确的问题，而且充分利用浊音相位以及相位差对纯净语音幅度谱的补偿作用，从而提高语音增强方法的性能。

技术领域

本发明涉及一种语音增强方法，具体涉及一种基于语音存在概率和相位估计的语音增强方法，用于智能手机、助听器或智能家居中的音频设备以及人机交互中来提高语音信号的质量，属于信号处理技术领域。

背景技术

环境噪声往往会降低语音处理系统的性能，为避免这种情况，通常用到语音增强技术。语音增强的目的是从带噪语音信号中提取尽可能纯净的原始语音信号，提高语音信号的质量或可懂度，进而提高语音处理系统的鲁棒性。语音增强是信号处理领域的重要研究方向，在语音识别、说话人识别、语音编码、助听器、空对地通信、人机对话、机器翻译和智能家居等领域发挥着越来越重要的作用。人机交互是目前研究的热点，许多著名公司近几年相继投入大量的人力财力研究语音识别和情感识别。但这些语音处理系统如果应用在噪声环境中尤其是非平稳噪声或低信噪比情况下，性能会显著下降。利用语音增强技术降低噪声的影响，提高语音系统的鲁棒性，是语音信号处理的关键步骤。

单通道语音增强算法利用从一个麦克风得到的带噪语音信号估计纯净语音信号，经过几十年的发展，已经有很多成功的方法。这些方法中的大多数是在频域实现的，比如谱减法、维纳滤波法、基于最小均方误差估计及软判决方法等。这些方法中大部分认为相位不重要，只对纯净语音幅度谱进行估计，重构信号时利用的是带噪语音相位。近年来研究表明，语音信号的相位包含重要的信息，可以提高语音增强算法的性能，但从带噪语音谱中直接估计纯净语音相位比较困难。

基于语音存在概率的软判决方法是语音处理系统中的重要技术，该方法根据求得的语音存在概率，在每一帧每个频带估计得到纯净语音幅度谱。但这类方法中语音存在的先验概率和语音不存在的先验概率的比值Q是一固定值，或简单的通过一个特定参数与门限值的对比来推导与语音存在不确定性相关的语音不存在概率。这种方法会导致在不同的噪声环境中语音存在概率估计不准确，使得增强后的语音信号在幅度较小或清音部分产生失真，降低了语音增强系统的性能。而且，该类方法同样没有考虑相位问题，忽略了相位对纯净语音幅度谱的补偿作用，重构信号时无论清音信号还是浊音信号不加区分的利用带噪语音相位。

发明内容

本发明要解决的技术问题是克服了现有基于语音存在概率的语音增强方法中语音存在概率估计不准确，而且没有充分利用相位信息而导致增强后语音信号质量不佳的问题。提供一种基于语音存在概率和相位估计的语音增强方法。

为解决上述技术问题，本发明提出一种语音增强方法，用来提高增强后语音信号的质量。

本发明设计一种基于语音存在概率和相位估计的语音增强方法，通过多元线性回归技术估计Q值，提高语音存在概率估计的准确性；利用短时傅里叶变换域的谐波模型，在相邻频带间估计纯净浊音相位；结合相位差对纯净语音幅度谱进行估计，充分利用相位对纯净语音幅度谱的补偿作用；

一种基于语音存在概率和相位估计的语音增强方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一：估计语音存在概率；

步骤二：估计纯净浊音相位；

步骤三：估计纯净语音幅度谱；

步骤四：估计纯净语音信号。

步骤一中所述估计语音存在概率的具体步骤如下：