消除雷达采集到的语音中的不均匀噪声的方法
【专利摘要】本发明公开一种消除雷达采集到的语音中的不均匀噪声的方法，包括以下步骤：步骤一，对带噪雷达语音信号y(n)进行数据加窗；步骤二，根据给定的分解尺度，对语音信号进行离散小波变换(DWT)的分解；步骤三，计算小波熵(WE)；步骤四，基于动态更新的小波熵(WE)进行噪声估计；步骤五，根据更新的噪声估计，采用维纳滤波对语音信号进行增强。本发明将小波熵噪声估计的动态优点和维纳滤波的优点结合起来形成小波熵维纳滤波语音增强算法，从而有效滤除雷达语音的非均匀有色噪声。
【专利说明】消除雷达采集到的语音中的不均匀噪声的方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种雷达语音传感器采集的语音的处理方法，尤其涉及一种消除雷达采集到的语音中的不均匀噪声的方法。
【背景技术】
[0002]当前基于不同媒介检测声音信号的麦克风在不同领域被广泛应用，而其中根据多普勒效应，采用雷达波为媒介采集声音信号的雷达语音传感器被开发，给语音传感器采集语音具有方向性，可以不受周围噪声干扰，语音采集距离最远可达IOOm以内，且具有穿透性，可以穿透一定厚度的非金属材料采集到语音信号，拓展了传统麦克风的功能。然而该雷达语音传感器采集的语音信号中包含大量复杂的非均匀电子噪声，严重影响雷达语音的质量，限制了雷达语音传感器的推广应用。雷达语音噪声的能量并不是一成不变的，其经常随着时间或环境的改变而变化。
[0003]滤除雷达语音传感器采集雷达语音的噪声通常采用传统经典的语音增强算法如谱减法、维纳滤波方法，经典算法大都假设附加噪声为加性、均匀噪声，在滤除均匀噪声方面非常有效，然而在增强雷达语音这种具有特殊非均匀噪声方面，增强效果很不理想。语音增强基本的任务就是减少噪声的影响，提高语音的质量和可懂度。虽然已经有很多语音增强算法被研究，然而消除雷达语音噪声，提高语音质量仍然是一个具有挑战性的难题。因此为了消除雷达语音中非均匀的噪声，必须研究实现一种能够滤除雷达语音非均匀噪声的语音增强算法，提高雷达语音质量，使雷达语音传感器的应用更加广泛。
[0004]在语音信号处理领域，维纳滤波是比较经典的算法，该算法被广泛应用于语音增强，针对具有均匀、加性噪声的语音能取得比较满意的效果，然而针对具有特殊非均匀有色噪声的雷达语音传感器采集的语音，采用维纳滤波处理后的语音仍会出现烦人的残余噪声和音乐噪声。究其原因，主要是由于经典纳滤波噪声估计的方法造成的。经典维纳滤波基本原理为，通过和目标纯净语音的估计比较，从带噪语音信号中减去噪声，其中噪声被假设是不相关的稳定加性噪声，噪声估计在无语音段或相对的静音段进行。因此由前一帧语音的谱估计计算的先验信噪比Prior1-SNR是以恒定的噪声估计为基础的。因此以恒定噪声估计为基础的经典维纳滤波语音增强算法处理过的雷达语音通常会有残余噪声或者语音丢失的问题。
【发明内容】
[0005]本发明的目的是:提供一种消除雷达采集到的语音中的不均匀噪声的方法，将小波熵噪声估计的动态优点和维纳滤波的优点结合起来形成小波熵维纳滤波语音增强算法，从而有效滤除雷达语音的非均匀有色噪声。
[0006]为了实现上述目的，本发明的技术方案是:
[0007]—种消除雷达采集到的语音中的不均匀噪声的方法，包括以下步骤:
[0008]步骤一，对带噪雷达语音信号y (η)进行数据加窗；[0009]步骤二，根据给定的分解尺度，对语音信号进行离散小波变换的分解；
[0010]步骤三，计算小波熵；
[0011]步骤四，基于动态更新的小波熵进行噪声估计；
[0012]步骤五，根据更新的噪声估计，采用维纳滤波对语音信号进行增强。
[0013]进一步的，所述步骤一中的窗为汉明窗。
[0014]进一步的，所述步骤二中的小波变换函数为:
[0015]
【权利要求】
1.一种消除雷达采集到的语音中的不均匀噪声的方法，其特征在于，包括以下步骤: 步骤一，对带噪雷达语音信号y (η)进行数据加窗； 步骤二，根据给定的分解尺度，对语音信号进行离散小波变换(DWT)的分解； 步骤三，计算小波熵(WE)； 步骤四，基于动态更新的小波熵(WE)进行噪声估计； 步骤五，根据更新的噪声估计，采用维纳滤波对语音信号进行增强。
2.根据权利要求1所述的消除雷达采集到的语音中的不均匀噪声的方法，其特征在于，所述步骤一中的窗为汉明窗。
3.根据权利要求1所述的消除雷达采集到的语音中的不均匀噪声的方法，其特征在于，所述步骤二中的小波变换(DWT)函数为:
4.根据权利要求3所述的消除雷达采集到的语音中的不均匀噪声的方法，其特征在于，所述步骤三中的小波熵由小波系数相应的小波能量定义；在尺度j的小波能量如下式所示:
5.根据权利要求1所述的消除雷达采集到的语音中的不均匀噪声的方法，其特征在于，所述步骤五中的维纳滤波函数表示为:
6.根据权利要求5所述的消除雷达采集到的语音中的不均匀噪声的方法，其特征在于，某一帧增强的语音信号由所述维纳滤波
7.根据权利要求6所述的消除雷达采集到的语音中的不均匀噪声的方法，其特征在于，所述带噪语音信号Y (U，V)由所述带噪雷达语音信号y (η)通过短时快速傅里叶变换得到。
8.根据权利要求7所述的消除雷达采集到的语音中的不均匀噪声的方法，其特征在于，所述带噪雷达语音信号y (η)被表示如下式:
y (n) =s (n) +d (η)； 通过短时快速傅里叶变换后变为:
Y (u, ν) = S (u, ν) +D (u, ν)； 其中，s (η)和d(n)分别为纯 净的语音信号和附加的噪声信号。
【文档编号】G10L21/0208GK103778921SQ201310756865
【公开日】2014年5月7日 申请日期:2013年12月28日 优先权日:2013年12月28日
【发明者】焦明克, 楼林, 耿西亮, 焦琳, 张鹏, 王忠明, 张昆峰 申请人:中国人民解放军兰州军区乌鲁木齐总医院