一种采用端到端时域声源分离系统进行环境噪声智能监测的方法

文档序号:26490236发布日期:2021-08-31 17:44阅读:224来源:国知局
技术特征:

1.一种采用端到端时域声源分离系统进行环境噪声智能监测的方法,其特征在于:包括以下步骤:

步骤1:建立训练数据集,在训练数据集中引入尽可能多的声源种类;

步骤2:从训练数据集中随机选择两个不同声源种类,并以随机信噪比进行混合获得混合声源;

步骤3:重复步骤2,得到大量混合声源数据;

步骤4:搭建端到端时域声源分离系统:

依据编码器-分离器-解码器的框架创建时域分离网络;其中编码器通过一维卷积层实现,其滤波器组的形式采用参数化听觉滤波器组;分离器用于估计声源的掩模;解码器为一维反卷积层;来自分离器的每个声源的掩模估计值与来自编码器的混合声的二维表达相乘,之后能够通过解码器合成分离声源的时域信号;

步骤5:利用步骤3得到的混合声源数据对时域分离网络进行训练,获得端到端时域声源分离系统;

步骤6:利用步骤5训练得到的端到端时域声源分离系统进行环境噪声智能监测,分离出目标噪声并进行后续噪声评估。

2.根据权利要求1所述一种采用端到端时域声源分离系统进行环境噪声智能监测的方法,其特征在于:所述参数化听觉滤波器组采用gammatone滤波器,滤波器的数量n不小于32;滤波器时域脉冲响应由gamma分布调制的纯音:

g(t)=atp-1e-2πbtcos(2πfct+φ)

其中p为阶数,fc为中心频率,b为带宽,φ为相位,a为幅度,通过阶数p与带宽b确定。

3.根据权利要求2所述一种采用端到端时域声源分离系统进行环境噪声智能监测的方法,其特征在于:幅度取值为

4.根据权利要求1所述一种采用端到端时域声源分离系统进行环境噪声智能监测的方法,其特征在于:步骤5进行训练前,根据人耳听觉系统的先验知识对各个滤波器的参数集进行初始化,参数集在网络训练过程中可变:

(1)各滤波器的阶数pi都初始化设定为4,对应人耳听觉系统中滤波器阶数的平均拟合值;

(2)各滤波器的中心频率初始化均匀分布在等效矩形带宽erb尺度上,其中从线性频率到erb尺度的映射为

(3)各滤波器的初始化带宽bi由和阶数pi决定

(4)各滤波器的初始化相位φi设定为以对齐音调的峰值与gamma包络的峰值。

5.根据权利要求1所述一种采用端到端时域声源分离系统进行环境噪声智能监测的方法,其特征在于:所述分离器采用基于深度卷积的网络结构,包含多个具有不同扩张因子的带洞卷积模块,每个模块中又包含卷积层、整流层、归一化层、深度卷积层以及留数和跳跃结构。

6.根据权利要求1所述一种采用端到端时域声源分离系统进行环境噪声智能监测的方法,其特征在于:步骤5训练时域分离网络时,以最小化真实声源和估计声源之间的尺度不变信号失真比作为训练目标,通过adam优化器训练网络,直到分离性能不再提高,获得端到端时域声源分离系统。


技术总结
本发明提出了一种采用端到端时域声源分离系统进行环境噪声智能监测的方法,在训练阶段,建立在训练数据集中引入尽可能多的声源种类,然后以不同的信噪比混合两个声源获得单通道的时域混合声,作为分离网络的输入。分离网络输出两个声源的时域估计信号。网络以最小化真实声源和网络估计声源在时域上的差异作为目标进行多轮训练,获得声源分离模型。在网络使用时,将监测噪声输入声源分离网络,网络实时输出目标噪声和干扰噪声的时域信号估计值。将目标噪声估计值用于进一步的声级计算,实现噪声的智能评估。本发明解决了监测噪声中干扰噪声的偶发性和不可预测性,能够将干扰噪声进行分离,避免了其他声源对目标噪声的干扰,提高了噪声评估的科学性和有效性。

技术研发人员:陈克安;李晗
受保护的技术使用者:西北工业大学
技术研发日:2021.05.25
技术公布日:2021.08.31
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