[发明专利]一种基于K‑SVD的人工语音带宽扩展方法及装置

摘要

本发明公开了一种基于K‑SVD的人工语音带宽扩展方法及装置，其特征在于1)在带宽扩展的发送端，对源宽带语音信号进行训练，得到宽带语音字典、窄带语音字典和窄带语音稀疏矩阵；2)在带宽扩展的接收端，采用宽带语音字典和窄带语音字典对源窄带语音信号进行带宽扩展，得到扩展出的最终宽带语音信号。采用本发明提高了扩展出的宽带语音质量、大幅度减少训练时间和先验知识的使用，有效提高源窄带语音稀疏矩阵结果的准确性，故具有较高的实用价值。因此本发明可在语音通信等领域广泛推广。

主权项

一种基于K‑SVD的人工语音带宽扩展方法，其包括以下步骤：1)在带宽扩展的发送端，对源宽带语音信号进行训练，得到宽带语音字典、窄带语音字典和窄带语音稀疏矩阵，其包括以下步骤：①对源宽带语音信号进行低通滤波处理，得到对应的窄带语音信号；②提取生成的窄带语音信号和源宽带语音信号各自对应的STRAIGHT光滑声道谱；③采用K‑SVD算法对所得的窄带语音STRAIGHT光滑声道谱进行训练，得到窄带语音字典和窄带语音稀疏矩阵；④采用K‑SVD算法对宽带语音STRAIGHT光滑声道谱进行训练，得到宽带语音字典，且训练过程中所用稀疏矩阵为窄带语音稀疏矩阵，以确保宽带语音字典与窄带语音字典之间的稀疏相关性；2)在带宽扩展的接收端，采用宽带语音字典和窄带语音字典对源窄带语音信号进行带宽扩展，得到扩展出的最终宽带语音信号，其包括以下步骤：①将源窄带语音信号进行插值和低通滤波处理，以提高源窄带语音信号的采样频率，而有效宽带不变，得到最终宽带语音信号的低频分量；②提取经过处理的源窄带语音信号的STRAIGHT光滑声道谱；③采用K‑SVD算法对所得的源窄带语音STRAIGHT光滑声道谱进行训练，所用字典为窄带语音字典，并采用OMP稀疏编码算法得到待扩展的源窄带语音稀疏矩阵；④将待扩展的源窄带语音稀疏矩阵和宽带语音字典相乘，得到扩展后宽带语音的STRAIGHT光滑声道谱，且利用其反推得到扩展后的初始宽带语音信号；⑤对扩展后的初始宽带语音信号进行高通滤波处理，得到最终宽带语音信号的高频分量；⑥将宽带语音信号的高频分量与经过低通滤波后的低频分量相叠加，得到扩展出的最终宽带语音信号。