专利名称：基于music和调制谱滤波的语音信号动态特征提取方法
技术领域：
本发明涉及一种汉语音信号动态特征参数提取方法，特别涉及一种基于MUSIC和调制谱滤波的语音信号动态特征参数提取方法。
背景技术：
语音识别最基础最重要的开发环节是语音信号特征参数的提取。早在上世纪40年代，R. K. Potter等人提出了 “Visible Speech”的概念，指出语谱图对语音信号有很强的描述能力，并且试着用语谱信息进行语音识别，这就形成了最早的语音特征。到了 50年代，人们发现要对语音信号进行识别就必须从语音波形中提取能够反映语音特性的某些参数，这样不仅可以减小模板数目、运算量及存储量，而且可以滤除语音信号中无用的冗余信息，于是就出现了幅度、短时帧平均能量、短时帧过零率、短时自相关系数等。随着识别技术的发展，人们发现时域中的特征参数其稳定性和区分能力都不是很好，于是开始利用频域参数作为语音信号的特征，比如基音周期、共振峰频率、线性预测系数(LPC)、线谱对(LSP)、倒谱系数等，目前使用最为广泛的特征参数是基于人耳听觉模型的美尔倒谱系数(MFCC)。但是这些参数一旦应用于噪声环境时，其性能会急剧下降。而且上面所提出的特征参数都反映语音的静态特征，语音信号的动态特性是指从连续几帧语音中提取的特征参数，比如可以通过静态特征的差分参数和加速度参数来获取，但差分参数和加速度参数并不能将动态信息挖掘得很充分，所以它们尚不能很好地反映语音信号的动态特性。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种简单且高鲁棒的基于MUSIC和调制谱滤波的语音信号动态特征参数提取方法，通过使用该方法，使语音识别系统的性能在低信噪比环境下有了显著的提高。本发明的技术解决方案是
一种基于MUSIC和调制谱滤波的语音信号动态特征提取方法，包括以下步骤
1、语音信号预处理
通过麦克风输入语音信号，由处理单元采样量化后获得相应语音数据，然后进行预加重、分帧加窗和端点检测；
2、MUSIC谱估算
根据矩阵理论，获得预处理后每帧数据向量的自相关矩阵特征值和特征矢量，将特征矢量空间分解为信号子空间和噪声子空间，进而根据这两个空间之间的正交关系来估算信号谱，其功率谱函数为
权利要求
1. 一种基于MUSIC和调制谱滤波的语音信号动态特征提取方法，其特征是包括以下步骤1.1、语音信号预处理通过麦克风输入语音信号，由处理单元采样量化后获得相应语音数据，然后进行预加重、分帧加窗和端点检测；1. 2、MUSIC谱估算根据矩阵理论，获得预处理后每帧数据向量的自相关矩阵特征值和特征矢量，将特征矢量空间分解为信号子空间和噪声子空间，进而根据这两个空间之间的正交关系来估算信号谱，其功率谱函数为
2.根据权利要求1所述的基于MUSIC和调制谱滤波的语音信号动态特征提取方法，其特征是所述语音信号预处理时，采样量化由处理单元以11.025kHz的采样频率、16bit的量化精度进行；预加重是通过一阶数字预加重滤波器实现，其预加重滤波器的系数取值为O.93-0. 97之间；以帧长N=256点的标准进行分帧，并对分帧后的数据加汉明窗处理，端点检测是利用短时能零积法进行。
3.根据权利要求1所述的基于MUSIC和调制谱滤波的语音信号动态特征提取方法，其特征是所述MUSIC谱估算时，采用基于奇异值分解的方法确定数据的自相关矩阵的特征值。
4.根据权利要求1所述的基于MUSIC和调制谱滤波的语音信号动态特征提取方法，其特征是所述调制谱滤波时，采用加汉明窗平滑后的结果；采用的滤波器为
5.根据权利要求1所述的基于MUSIC和调制谱滤波的语音信号动态特征提取方法，其特征是所述调制谱能量和计算时，采用每帧的前15帧和后16帧以及当前帧共32帧作为当前帧的调制谱计算数据。
6.根据权利要求2所述的基于MUSIC和调制谱滤波的语音信号动态特征提取方法，其特征是所述预加重滤波器的系数取值为O. 9375。
7.根据权利要求1所述的基于MUSIC和调制谱滤波的语音信号动态特征提取方法，其特征是所述离散余弦变换时，倒谱系数个数L=12。
全文摘要
一种基于MUSIC和调制谱滤波的语音信号动态特征提取方法，其主要包括语音信号预处理、MUSIC谱估算、调制谱滤波、调制谱能量和计算、对数能量计算(Log)及离散余弦变换(DCT)。由于调制谱具有时频集聚性，它不仅可以充分地反映语音之间的动态特征而且对语音环境的敏感度较低，所以根据干扰信号与语音信号在调制信息中不同的反映，采用基于多信号分类法谱估算技术，并对得到的MUSIC谱进行调制谱滤波，然后提取其倒谱系数作为特征参数。与现有方法相比，具有很好的鲁棒性，不仅使语音识别系统的识别率有了显著的提高，而且对语音信号的后续研究起到了很好的铺垫作用。
文档编号G10L15/02GK103021405SQ20121051517
公开日2013年4月3日 申请日期2012年12月5日 优先权日2012年12月5日
发明者韩志艳, 伦淑娴, 王健, 郭艳东, 王东, 郭兆正, 王丽君 申请人:渤海大学