一种双麦克风自适应语音降噪算法研究与实现北京大学硕?论文龋枉自目版权声明任何收存和保管奉论文各种版本的单位和个人，未经本论文作者同意，不得将本论文转借他人，亦不得随意复制、抄录、拍照或以任何方式传播。否则，引起有碍作者著作权之问题，将可能承担法律责任。北京大学硕士论文摘要在现代社会中，语音信号处理(如语音增强、语音识别、语音编码、语音压缩、语音台成等)广泛应用在远程通信、车载电话、视频会议、办公自动化、人工智能系统等众多领域。由于传声器在拾取语音信号时不可避免地受到环境噪声、混响和其他说话人语音的影响，接收到的语音信号往往己被污染，因此消除语音中的噪声，以实现语音增强是语音技术的一个关键问题，多年来已经提出了大量的算法。双麦克风阵列具有尺寸小，装备灵活，可实现自适应噪声消除算法等优势，将在车载语音导航系统、机器人语音识别、视频会议及助听设各等场合获得广泛应用。本论文开展基于双麦克风阵列和自适应噪声消除(,,,,,,,,,,,,,,,,;,,,,,,,,:,,,)结构的语音降噪算法研究，完成的主要工作包括: ,)阅读了双麦克风,,,语音降噪技术国内外文献，较为全面地分析和研究了现有基于双通道麦克风阵列的,,,语音降噪技术，完成了相关技术文献综述。 ,)研究了基于取麦克风的,,,语音降噪方法，详细分析了,,,语音降噪的基本理论和算法实现，开展了基于,,机的,,,,,,算法仿真，验证了,,,语音降噪方法的有效性。 ,)分析了基于玻麦克风,,,语音降噪方法在存在串话条件下的局限性，基于双麦克风串话信号模型，开展基于双自适应滤波器的,,,噪声消除架构 (,,,—,,,)的语音降噪方法研究，推导了相应的自适应算法，利用基于,;机的,,,,,,仿真实验，验证了基于双麦克风,,,,,,,语音降噪方法的有效性。 ,)针对基于双麦克风,,,—,,,语音降噪方法在混响和串话同时存在的情况下性能不佳的问题，采用级联,(滤波器和自适应滤波器的自适应噪声消除架构 (,,,,,—,,,)实现语音降噪和去混响。论文推导
研究生课程论 文 基于滤波的图像降噪算法的研究 课程名称专业文献阅读与综述 姓名张志化 学号1200214006 专业模式识别与智能系统 任课教师钟必能 开课时间2018.9——2018.11 教师评阅意见： 论文成绩评阅日期 课程论文提交时间：2018 年11月11日
基于滤波的图像降噪算法的研究 摘要：图像在获取和传输过程中，往往受到噪声的干扰，而降噪的目的是尽可能保持原始信号主要特征的同时除去信号中的噪声。目前的图像去噪方法可以将图像的高频成分滤除，虽然能够达到降低噪声的效果，但同时破坏了图像细节。边缘特性是图像最为有用的细节信息，本文对邻域平均法、中值滤波法及维纳滤波法的图像去噪算法进行了研究分析和讨论。 关键词：滤波；图像噪声；图像降噪算法；评价方法； 1 引言 数字图像处理，就是利用数字计算机或其他数字硬件，对图像信息转换而来的电信号进行某种数字运算，以提高图像的实用性，进而达到人们所要求的某种预期效果[1]。数字图像处理已经广泛应用于遥感、工业检测、医学、气象、侦查、通信、智能机器人等众多学科与工程领域中。 数字图像处理技术的优点主要有：<1)再现性好。数字图像处理不会因图像的存储、传输或复制等一系列变换操作而导致图像质量的退化。只要图像在数字化时准确地表现了原稿，则数字图像处理过程始终能保持图像的真实再现。 <2)处理精度高。按目前的技术，几乎可以将一幅模拟图像数字化为任意大小的二维数组，这主要取决于图像数字化设备的能力。现代扫描仪可以把每个像素的灰度等级量化为16 位甚至更高，意味着图像的数字化精度可以满足应用需求。 (3>适用面宽。图像可以来自多种信息源。从图像反映的客观实体尺度看，可以小到电了显微镜图像，大到航空照片、遥感图像甚至天文望远镜图像。这些来自不同信息源的图像只要被变换为数字编码形式后，均是用二维数组表示的灰度图像组合而成，均可用计算机来处理。 (4>灵活性高。由于图像的光学处理从原理上讲只能进行线性运算，极大地限制了光学图像处理能实现的目标；而数字图像处理不仅能完成线性运算，而且能实现非线性处理，即凡是可以用数字公式或逻辑关系来表达的一切运算均可用数字图像处理实现。 (5＞信息压缩的潜力大。数字图像中各个像素是不独立的，其相关性大。在图像画面上，经常有很多像素有相同或接近的灰度。就电视画面而言，同一
LMS与RLS自适应滤波算法性能比较 马文民 【摘要】：介绍了自适应滤波器去除噪声的原理和从强噪声背景中采用自适应滤波提取有用信号的方法，并对最小均方(LMS, Least Mean Squares)和递推最小二乘(RLS, Recursive Least Squares)两种基本自适应算法进行了算法原理、算法性能分析。计算机模拟仿真结果表明，这两种算法都能通过有效抑制各种干扰来提高强噪声背景中的信号。检测特性相比之下，RLS 算法具有良好的收敛性能，除收敛速度快于LMS算法和NLMS算法以及稳定性强外，而且具有更高的起始收敛速率、更小的权噪声和更大的抑噪能力。 【关键词】：自适应滤波；原理；算法；仿真 引言： 自适应滤波是近30年以来发展起来的一种最佳滤波方法。它是在维纳滤波，kalman滤波等线性滤波基础上发展起来的一种最佳滤波方法。由于它具有更强的适应性和更优的滤波性能。从而在工程实际中，尤其在信息处理技术中得到广泛的应用。自适应滤波的研究对象是具有不确定的系统或信息过程。"不确定"是指所研究的处理信息过程及其环境的数学模型不是完全确定的。其中包含一些未知因数和随机因数。任何一个实际的信息过程都具有不同程度的不确定性，这些不确定性有时表现在过程内部，有时表现在过程外部。从过程内部来讲，描述研究对象即信息动态过程的数学模型的结构和参数是我们事先不知道的。作为外部环境对信息过程的影响，可以等效地用扰动来表示，这些扰动通常是不可测的，它们可能是确定的，也可能是随机的。此外一些测量噪音也是以不同的途径影响信息过程。这些扰动和噪声的统计特性常常是未知的。面对这些客观存在的各种不确定性，如何综合处理信息过程，并使某一些指定的性能指标达到最优或近似最优，这就是自适应滤波所要解决的问题。 在这几十年里，数字信号处理技术取得了飞速发展，特别是自适应信号处理技术以其计算简单、收敛速度快等许多优点而广泛被使用。它通过使内部参数的最优化来自动改变其特性。自适应滤波算法在统计信号处理的许多应用中都是非常重要的。 在工程实际中，经常会遇到强噪声背景中的微弱信号检测问题。例如在超声波无损检测领域，因传输介质的不均匀等因素导致有用信号与高噪声信号迭加在一起。被埋藏在强背景噪声中的有用信号通常微弱而不稳定，而背景噪声往往又是非平稳的和随时间变化的，此时很难用传统方法来解决噪声背景中的信号提取问题。自适应噪声抵消技术是一种有效降噪的方法，当系统能提供良好的参考信号时，可获得很好的提取效果。与传统的平均迭加方法相比采用自适应平均处理方法还能降低样本数量。 1自适应滤波器的基本原理 所谓的自适应滤波，就是利用前一时刻以获得的滤波器参数的结果，自动的调节现时刻的滤波器参数，以适应信号和噪声未知的或随时间变化的统计特性，从而实现最优滤波。自适应滤波器实质上就是一种能调节其自身传输特性以达到最优的维纳滤波器。自适应滤波器不需要关于输入信号的先验知识，计算量小，特别适用于实时处理。 由于无法预先知道信号和噪声的特性或者它们是随时间变化的，仅仅用FIR和IIR两种具有固定滤波系数的滤波器无法实现最优滤波。在这种情况下，必须设计自适应滤波器，以跟踪信号和噪声的变化。 自适应滤波器的特性变化是由自适应算法通过调整滤波器系数来实现的。一般而言，自适应滤波器由两部分组成，一是滤波器结构，二是调整滤波器系数的自适应算法。 自适应噪声抵消系统的核心是自适应滤波器，自适应算法对其参数进行控制，以实现最佳滤波。不同的自适应滤波器算法，具有不同的收敛速度、稳态失调和算法复杂度。根据自
目录 摘要.................................................................................................................. I ABSTRACT ...................................................................................................... II 目录............................................................................................................... I II 第一章绪论. (1) 1.1引言 (1) 1.2国内外研究现状 (2) 1.2.1 语音去噪的研究现状 (2) 1.2.2 Hilbert-Huang的研究现状 (3) 1.3论文研究的意义 (5) 1.4论文的组织结构 (6) 第二章语音信号去噪基础理论 (7) 2.1 语音和噪声特性 (7) 2.1.1语音特性 (7) 2.1.2噪声特性 (7) 2.2语音信号去噪算法 (8) 2.2.1傅里叶变换 (8) 2.2.2 短时傅里叶变换 (9) 2.2.3小波变换 (10) 2.3常见的语音信号去噪方法 (11) 2.3.1谱减法 (12) 2.3.2自适应滤波法 (13)
2.3.3 小波变换法 (14) 2.4语音质量的性能评估标准 (16) 2.4 本章小结 (17) 第三章Hilbert-Huang变换基本理论 (18) 3.1 Hilbert-Huang变换 (18) 3.1.1 基本概念 (18) 3.1.2 Hilbert-Huang的基本概念和性质 (20) 3.1.3 Hilbert-Huang的解析过程 (21) 3.2 Hilbert-Huang变换主要问题 (27) 3.2.1 经验模态分解（EMD）的主要问题 (27) 3.2.2 Hilbert变换的主要问题 (32) 3.3 本章小结 (32) 第四章基于Hilbert-Huang的语音信号去噪 (33) 4.1 Hilbert-Huang去噪的理论基础 (33) 4.2 Hilbert-Huang语音信号去噪 (33) 4.3 改进的Hilbert-Huang变换语音去噪算法 (35) 4.3.1针对语音信号的短时平稳性的改进 (35) 4.3.2 针对包络曲线拟合问题的改进 (36) 4.3.3 针对IMF分量阈值筛选问题的改进 (38) 4.4 改进的Hilbert-Huang变换语音去噪 (39) 4.5 实验仿真和分析 (41) 4.6本章小结 (43)
基于小波的图像去噪 一、小波变换简介 在数学上，小波定义卫队给定函数局部化的新领域，小波可由一个定义在有限区域的函数()x ψ来构造，()x ψ称为母小波，（mother wavelet ）或者叫做基本小波。一组小波基函数，()}{,x b a ψ，可以通过缩放和平移基本小波 来生成： ())(1 ,a b x a x b a -ψ=ψ （1） 其中，a 为进行缩放的缩放参数，反映特定基函数的宽度，b 为进行平移的平移参数，指定沿x 轴平移的位置。当a=2j 和b=ia 的情况下，一维小波基函数序列定义为： ()() 1222,-ψ=ψ--x x j j j i （2） 其中，i 为平移参数，j 为缩放因子，函数f （x ）以小波()x ψ为基的连续小波变换定义为函数f （x ）和()x b a ,ψ的内积： () dx a b x a x f f x W b a b a )(1)(,,,-ψ=ψ=?+∞ ∞- （3） 与时域函数对应，在频域上则有：
())(,ωωa e a x j b a ψ=ψ- （3） 可以看出，当|a|减小时，时域宽度减小，而频域宽度增大，而且()x b a ,ψ的窗口中心向|ω|增大方向移动。这说明连续小波的局部是变化的，在高频时分辨率高，在低频时分辨率低，这便是它优于经典傅里叶变换的地方。总体说来，小波变换具有更好的时频窗口特性。 二、图像去噪描述 所谓噪声，就是指妨碍人的视觉或相关传感器对图像信息进行理解或分析的各种因素。通常噪声是不可预测的随机信号。由于噪声影响图像的输入、采集、处理以及输出的各个环节，尤其是图像输入、采集中的噪声必然影响图像处理全过程乃至最终结果，因此抑制噪声已成为图像处理中极其重要的一个步骤。 依据噪声对图像的影响，可将噪声分为加性噪声和乘性噪声两大类。由于乘性噪声可以通过变换当加性噪声来处理，因此我们一般重点研究加性噪声。设f(x,y)力为理想图像，n(x,y)力为噪声，实际输入图像为为g(x,y)，则加性噪声可表示为: g(x,y)= f(x,y)+ n(x,y)， （4） 其中，n(x,y)和图像光强大小无关。 图像去噪的目的就是从所得到的降质图像以g(x,y)中尽可能地去除噪声n(x,y)，从而还原理想图像f(x,y)。图像去噪就是为了尽量减少图像的均方误差，提高图像的信噪比，从而尽可能多地保留图像的特征信息。 图像去噪分为时域去噪和频域去噪两种。传统图像去噪方法如维纳滤波、中值滤波等都属于时域去噪方法。而采用傅里叶变换去噪则属于频域去噪。这些方法去噪的依据是一致的，即噪声和有用信号在频域的不同分布。我们知道，有用信号主要分布于图像的低频区域，噪声主要分布在图像的高频区域，但图像的细节信息也分布在高频区域。这样在去除高频区域噪声的同时，难免使图像的一些细节也变得模糊，这就是图像去噪的一个两难问题。因此如何构造一种既能降低图像噪声，又能保留图像细节特征的去噪方法成为图像去噪研究的一个重大课题。
LMS算法在噪声抵消中的应用 冯振勇，王玉良 北京邮电大学信息工程学院，北京（100876） E-mail：fengzhenyong1984@https://www.doczj.com/doc/0116876020.html, 摘要：自适应噪声干扰抵消器是基于自适应滤波器原理的一种扩展。本文首先根据自适应LMS滤波器的设计理念介绍了噪声抵消器的原理，得出自适应抵消器只有参考输入噪声与原始输入噪声存在相关性，才能有效的抵消噪声的结论；在此基础上进行了稳定噪声抵消的求解，以单输入单输出维纳滤波器系统为例，通过滤波器的误差公式和转移函数求得维纳滤波器问题的无约束非因果解；随后利用LMS算法设计了自适应单信道噪声抵消器，根据前两步的分析，将自适应抵消器的参考输入信号谱函数分解，求得维纳解的最佳转移函数；最后通过MATLAB仿真实验证明了LMS算法在自适应滤波去噪中的优势，并对结果进行了分析。 关键词：LMS算法；自适应单信道噪声抵消器；自适应滤波 中图分类号：TN713 1. 引言 自适应噪声抵消器是利用自适应噪声抵消技术，从背景噪声中提取语音信号，以提高语音的清晰度。其目的是把信号中的噪声和语音信号进行有效地分离，降低环境噪声的影响。 自适应干扰对消是通过自适应过程加以控制的,它可以在信号很微弱或信号用常规的方法无法检测的噪声干扰场中,将从一个或多个传感器所取得的参考输入加以过滤,并从包含信号和噪声的原始输入中减去,最后结果是原始信号中的噪声或干扰被衰减或消除,而保留了有用信号[1]。噪声干扰对消可完成时间域(频域)的滤波,也可实现空间域的滤波,因此自适应干扰对消具有广泛的应用范围。例如消除心电图中的电源干扰、检测胎儿心音时滤除母亲的心音及背景干扰、在有多人讲话的场合下提取某人的讲话、作为天线阵列的自适应旁瓣对消器。 2. 自适应噪声抵消器的设计 理论上讲，自适应噪声干扰抵消器是基于自适应滤波器原理的一种扩展。简单的说，把 d n改为信号加噪声干扰的原始输入端，而它的输入端改自适应滤波器的期望信号输入端() 为噪声干扰端，有横向滤波器的参数调节输出以将原始输入端的噪声抵消掉，这时误差输出就是有用信号了。下面从噪声抵消器的原理介绍，求解过程和设计三方面进行说明。 2.1 噪声抵消器的原理 图1 噪声低消器的原理图
语音识别技术综述 The summarization of speech recognition 张永双 苏州大学 摘要 本文回顾了语音识别技术的发展历史，综述了语音识别系统的结构、分类及基本方法，分析了语音识别技术面临的问题及发展方向。 关键词：语音识别；特征；匹配 Abstact This article review the courses of speech recognition technology progress ,summarize the structure,classifications and basic methods of speech recognition system and analyze the direction and the issues which speech recognition technology development may confront with. Key words: speech recognition;character;matching 引言 语音识别技术就是让机器通过识别和理解过程把语音信号转变为相应的文本或命令的高技术。语音识别是一门交叉学科，所涉及的领域有信号处理、模式识别、概率论和信息论、发声机理和听觉机理、人工智能等等，甚至还涉及到人的体态语言（如人民在说话时的表情手势等行为动作可帮助对方理解）。其应用领域也非常广，例如相对于键盘输入方法的语音输入系统、可用于工业控制的语音控制系统及服务领域的智能对话查询系统，在信息高度化的今天，语音识别技术及其应用已成为信息社会不可或缺的重要组成部分。 1.语音识别技术的发展历史 语音识别技术的研究开始二十世纪50年代。1952年，AT&Tbell实验室的Davis等人成功研制出了世界上第一个能识别十个英文数字发音的实验系统：Audry系统。
语音信号的去噪方法六 1、采样过程：就是按一定的频率，即每个一小段时间，测得模拟信号的模拟量值。 2、量化过程：通过采样时测的的模拟电压值，要进行分级量化，按整个电压变化的最大幅度划分成几个区段，把落在某区段的采样到的样品值归成一类，并给出相应的量化值。 3、“采样频率”是指将模拟声音波形数字化后每秒钟所抽取的声波幅度的样本次数，其单位为kHz(千赫兹)。采样频率高低决定了声音失真程度的大小，为保证声音不失真，采样频率应该在40kHz左右。采样频率一般有三种，44.1kHz是最常见的采样率标准（每秒取样44100次，用于CD品质的音乐）；22.05kHz（适用于语音和中等品质的音乐）； 11.25kHz（低品质）。对于高于48KHz的采样频率人耳已无法辨别出来了，所以在电脑上没有多少使用价值。 5kHz的采样率仅能达到人们讲话的声音质量。 11kHz的采样率是播放小段声音的最低标准，是CD音质的四分之一。22kHz采样率的声音可以达到CD音质的一半，目前大多数网站都选用这样的采样率。 44kHz的采样率是标准的CD音质，可以达到很好的听觉效果。 4、量化数据位数（也称量化级、样本尺寸）：量化位数是每个采样点
能够表示的数据范围，常用的有8位、12位、16位等，8位字长量化（低品质）和16位字长量化（高品质），16 bit 是最常见的采样精度。 5、“采样频率”和“量化级”是数字化声音的两个最基本要素，相当于视频中的屏幕大小（例如800*600）和颜色分辨率（例如24bit）。 由于计算机技术和网络技术的迅猛发展，多媒体技术扮演着日益重要的角色，作为多媒体技术之一的语音技术，表现出了极大的潜力和优势。在小波分析出现之前，信号处理的主要工具是Fourier分析。Fourier 分析在处理平稳随机信号方面有着不可替代的作用，而大量的现实存在的信号是非平稳时变的信号，这样Fourier分析显得能力不足。小波分析的出现，是传统信号处理方法的发展。多年的理论与实践证明，小波分析在处理时变信号方面有着得天独厚的优势。作为时变信号的语音信号，当然不可避免的成为小波分析处理的热点。在本文中，作者通过对小波分析和语音处理的研究，并在大量的上机实践的基础上对小波分析在语音处理中的应用做了一些有益的探索。本论文所做的工作如下：* 小波分析在语音基音周期检测的应用。* 小波分析在语音波形编码中的应用。* 小波分析在语音混合编码中的应用。研究结果表明，小波分析对语音基音周期的检测是非常有效的，对语音压缩基本可达到满意的程度。本论文的所有程序是在Matlab5.2上实
图像去噪去噪算法研究论文开题报告 （1）选题的目的、意义 目的： 由于成像系统、传输介质和记录设备等的不完善，数字图像在其形成、传输记录过程中往往会受到多种噪声的污染，影响了图像的视觉效果，甚至妨碍了人们正常识别。另外，在图像处理的某些环节当输入的对象并不如预想时也会在结果图像中引入噪声。这些噪声在图像上常表现为—引起较强视觉效果的孤立象素点或象素块[1]。一般，噪声信号与要研究的对象不相关它以无用的信息形式出现，扰乱图像的可观测信息。要构造一种有效抑制噪声的滤波必须考虑两个基本问题能有效地去除目标和背景中的噪声；同时，也要能很好的保护图像目标的形状、大小及特定的几何和拓扑结构特征。 意义： 噪声的污染直接影响着对图像边缘检测、特征提取、图像分割、模式识别等处理，使人们不得不从各种角度进行探索以提高图像的质量[2] [3]。所以采用适当的方法尽量消除噪声是图像处理中一个非常重要的预处理步骤。现在图像处理技术已深入到科学研究、军事技术、工农业生产、医学、气象及天文学等领域。科学家利用人造卫星可以获得地球资源照片、气象情况；医生可以通过X射线或CT对人体各部位的断层图像进行分析。但在许多情况下图像信息会受到各种各样噪声的影响，严重时会影响图像中的有用信息，所以对图像的噪声处理就显得十分重要[4] [5]。图像去噪作为图像处理的一个重要环节，可以帮助人们更加准确地获得我们所需的图像特征，使其应用到各个研究领域，帮助解决医学、物理、航天、文字等具体问题。如何改进图像去噪算法，以有效地降低噪声对原始图像的干扰程度，并且增强视觉效果，提高图像质量，使图像更逼真，仍存在继续研究的重要意义。 （2）国内外对本课题涉及问题的研究现状 针对图像去噪的经典算法，科学工作者通过努力，提出了一些的改进算法，比如模拟退火法[6]。但是模拟退火法存在的问题是计算过程复杂，计算量大，即使使用计算机代替人工计算也会耗用大量时间。后来在众多研究者的努力下，产生了很多其他不同的方法。而现今已卓有成效的非线性滤波方法有正则化方法、最小能量泛函方法、各向异性扩散法[7] [8]。 目前常用的降噪方法有在空间域进行的，也有将图像数据经过傅里叶等变换以后转到频域中进行的[9]。其中频域里的滤波需要涉及复杂的域转换运算，相对而言硬件实现起来会耗费更多的资源和时间。在空间域进行的方法有均值或加权后均值滤波、中值或加权中值滤波、最小均方差值滤波和均值或中值的多次迭代等。实践证明，这些方法虽有一定的降噪效果，但都有其局限性。比如加权均值在细节损失上非常明显；而中值仅对脉冲干扰有效，对高斯噪声却无能为力[10] [11] [12] [13]。实上，图像噪声总是和有效数据交织在一起，若处理不当，就会使边界轮廓、线条等变得模糊不清，反而降低了图像质量。 对于去除椒盐噪声，主要使用中值滤波算法。中值滤波是在1970年由Tukey提出的一种一维滤波器。它主要是指用实心邻域范围内的所有值的中值代替所作用的点值，但是必须注意的是邻域内的点的个数是正奇数，这是为了保证取中值的便利性，若是偶数，则中值就会产生两个[14] [15]。中值滤波以一种简单的非线性平滑技术。它是以排序统计理论作为基础，有效抑制噪声的非线性处理数字信号技术。中值滤波对消除椒盐噪声非常有效。在图像处理中，常用中值滤波保护图像边缘信息，它是一种经典的去除图像噪声算法[16]。但是它在去除图像噪声过程中，往往会将图像的细节比如细线、棱角的地方破坏掉。后来
自适应噪声抵消LMS 算法Matlab 仿真 传统的宽带信号中抑制正弦干扰的方法是采用陷波器(notch filter),为此我们需要精确知道干扰正弦的频率.然而当干扰正弦频率是缓慢变化时,且选频率特性要求十分尖锐时,则最好采用自适应噪声抵消的方法.下图是用一个二阶FIR 的LMS 自适应滤波器消除正弦干扰的一个方案。 1） 借助MATLAB 画出误差性能曲面和误差性能曲面的等值曲线； 2） 写出最陡下降法， LMS 算法的计算公式（δ=0.4）； 3） 用MATLAB 产生方差为0.05,均值为0白噪音S(n)，并画出其中一次实现的波形据2）中的公式，并利用3）中产生的S(n)，在1）中的误差性能曲面的等值曲n 的值曲线上叠加画出LMS 法时100情况确定，一般选取足够大以使算法达到基) (n y 宽带信号+正弦干扰 0()()() y n S n N n =+图； 4） 根线上叠加画出采用最陡下降法， LMS 法时H(n)的在叠代过程中的轨迹曲线。 5）用MATLAB 计算并画出LMS 法时 随时间变化曲线（对 应S(n)的某一次的一次实现）和e(n)波形；某一次实现的结果并不能从统计的角度反映实验的结果的正确性，为得到具有统计特性的实验结果，可用足够多次的实验结果的平均值作为实验的结果。用MATLAB 计算并画出LMS 法时J(n)的100次实验结果的平均值随时间n 的变化曲线。 6）用MATLAB 计算并在1）中的误差性能曲面的等次实验中的H(n)的平均值的轨迹曲线； （在实验中n=1,,…..N,N 的取值根据实验本收敛） 01(),(0)0.05 2()sin( 16102()sin() 16ss S n r N n n N n n πππ ==+是均匀分布的白噪音不相关 和)(),()(10n N n N n S ) (n x x 1()() ) (n e n N n =
语音识别改进方法及难点分析 ——《模式识别》结课小论文 学院：化工与环境学院 学号：2120151177 姓名：杜妮
摘要：随着计算机技术的不断发展，人工智能程度也越来越高，作为人工智能的一部分——模式识别也在模型和算法上愈发成熟。本文根据近105年文献，分析最新声音识别的方法和应用。 关键字：模式识别声音识别方法应用 随着人工智能的迅速发展，语音识别的技术越来越成为国内外研究机构的焦点。人们致力于能使机器能够听懂人类的话语指令，并希望通过语音实现对机器的控制。语音识别的研究发展将在不远的将来极大地方便人们的生活。 语音识别大致的流程包括：特征提取、声学模型训练、语音模型训练以及识别搜索算法。作为一项人机交互的关键技术，语音识别在过去的几十年里取得了飞速的发展，人们在研究和探索过程中针对语音识别的各部流程进行了各种各样的尝试和改造，以期发现更好的方法来完成语音识别流程中的各步骤，以此来促进在不同环境下语音识别的效率和准确率。本文通过查阅近10年国内外文献，分析目前语音识别流程中的技术进展和趋势，并在文章最后给出几项语音识别在日常生活中的应用案例，从而分析语音识别之后的市场走势和实际利用价值。 一、语音识别的改进方法 (一)特征提取模块改进 特征提取就是从语音信号中提取出语音的特征序列。提取的语音特征应该能完全、准确地表达语音信号，特征提取的目的是提取语音信号中能代表语音特征的信息，减少语音识别时所要处理的数据量。语音信号的特征分析是语音信号处理的前提和基础，只有分析出可以代表语音信号本质特征的参数，才能对这些参数进行高效的语音通信，语音合成，和语音识别等处理，并且语音合成的好坏，语音识别率的高低，也都取决于语音特征提取的准确性和鲁棒性。目前，针对特定应用的中小词汇量、特定人的语音识别技术发展已较为成熟，已经能够满足通常应用的要求，并逐步投入了实用。而非特定人、大词汇量、连续语音识别仍是
德州学院毕业论文开题报告书 2011年3月16日院（系）物理系专业电子信息工程 姓名田程程学号200700802041 论文题目图像椒盐噪声与高斯噪声去噪方法研究 一、选题目的和意义 图像去噪的最终目的是改善给定的图像，解决实际图像由于噪声干扰而导致图像质量下降的问题。通过去噪技术可以有效地提高图像质量，增大信噪比，更好的体现原来图像所携带的信息，作为一种重要的预处理手段，人们对图像去噪算法进行了广泛的研究。在现有的去噪算法中，有的去噪算法在低维信号图像处理中取得较好的效果，却不适用于高维信号图像处理；或者去噪效果较好，却丢失部分图像边缘信息，或者致力于研究检测图像边缘信息，保留图像细节。如何在抵制噪音和保留细节上找到一个较好的平衡点，成为近年来研究的重点。 二、本选题在国内外的研究现状和发展趋势 随着各种数字仪器和数码产品的普及，图像和视频已成为人类活动中最常用的信息载体，它们包含着物体的大量信息，成为人们获取外界原始信息的主要途径。然而在图像的获取、传输和存贮过程中常常会受到各种噪声的干扰和影响而使图像降质，并且图像预处理算法的好坏又直接关系到后续图像处理的效果，如图像分割、目标识别、边缘提取等，所以为了获取高质量数字图像，很有必要对图像进行降噪处理，尽可能的保持原始信息完整性（即主要特征）的同时，又能够去除信号中无用的信息。所以，降噪处理一直是图像处理和计算机视觉研究的热点。
三、课题设计方案 本设计为图像椒盐噪声与高斯噪声去噪方法研究 一、研究高斯噪声和椒盐噪声特性 二、研究去噪算法，提出适合去除高斯噪声和椒盐噪声的算法 三、计算机仿真 四、计划进度安排 第一周至第二周：根据寒假期间针对论文题目收集的有关资料，认真分析和整理资料，形成撰写论文的大体框架。对论文的撰写形成明确地认识，认真书写开题报告，完成开题报告并上交。 第三周至第五周：学习和研究图像椒盐噪声与高斯噪声去噪方法。 第六周至第十一周：对前期的关于图像椒盐噪声与高斯噪声去噪方法的研究进行总结。 第十二周：根据论文指导意见和建议对论文进行修改和完善后形成论文终稿。
龙源期刊网 https://www.doczj.com/doc/0116876020.html, 语音信号去噪研究 作者：王潇涵 来源：《数字技术与应用》2017年第06期 摘要：信号处理中的一个重要应用就是去噪，噪声几乎无所不在，去噪研究的目的就是消除高频噪声、低频噪声、白噪声以及各种各样的其他噪声。一般的去噪方法对于同频噪声比如白噪声无能为力。为了解决这些难题，一种新的信号处理算法--小波变换应运而生，因为这种算法可以同时在频域与时域中聚焦，因此其异常契合当前信号处理中的时频联合分析，因为优点非常突出，这种算法已经成为了信号处理尤其是信号去噪理论里面的权重分支。本文将首先研究使用滤波器消除语音信号中的高频噪声、低频噪声，然后对比同时加入高斯白噪声的去噪情况，来说明这种方法对于去除白噪声的缺陷，然后研究基于小波分析的去噪算法，给出具体的理论依据，然后进行matlab仿真试验对比，证明小波算法去噪的优越性。 关键词：滤波器；小波；去噪；MATLAB 中图分类号：TN912.3 文献标识码：A 文章编号：1007-9416（2017）06-0076-02 1 引言 信号处理中的一个重要应用就是去噪，噪声几乎无所不在，去噪研究的目的就是消除高频噪声、低频噪声、白噪声等等。在去噪研究的初级阶段一般都是直接使用滤波器来滤除噪声，但是这种方法仅适用于噪声频带与有用信号频带不一致的情况，而对于一般的同频噪声比如白噪声则无能为力。小波变换算法可以同时在频域与时域中聚焦，因此其异常契合当前信号处理中的时频联合分析。 2 基于滤波器的语音信号去噪 2.1 滤波器去噪实验介绍 仿真平台MATLAB软件中有函数wavread可以用来对语音信号采样量化。获取语音信号之后，接着给待分析信号加上噪声。然后对这几组信号进行傅立叶变换获取其普特性。接着依据普特性构造合适的滤波器来过滤噪声干扰达到消噪的目的。MATLAB仿真软件中有滤波器设计函数butterworth，可以设定相应的参数值就可以获得滤波器抽头系数从而获得FIR滤波器。 2.2 滤波器去噪实验仿真及结果分析 首先读入一段歌曲语音，使用sound命令回放语音，然后进行谱分析，给出这段语音信号的时域波形，频谱以及幅值和相位见图1，然后加入了一个高频噪声（频率4000Hz）和一个 低频噪声（频率10），在此基础上又加入了高斯白噪声见图2。分别分析原始波形时域波形，
自适应噪声抵消器的发展与现状 1自适应滤波器简介 2自适应滤波器的发展与研究状况 1自适应滤波器简介 滤波器是电子设备的最基本的部件，人们对其己进行了广泛的研究。Winner 奠定了关于最佳滤波器的基础。维纳WImeIr根据最小均方误差准则求得了最佳线性滤波器的参数。这种滤波器被称为维纳滤波器，它获得了极其广泛的应用。在Winner研究的基础上，人们还根据最大输出信噪比准则等，获得了其他的最佳线性滤波器。要实现维纳滤波，要求(1)输入过程是广义平稳的;(2)输入过程的统计特性是己知的。根据其他最佳准则的滤波器亦有同样要求。然而，由于输入过程取决于外界的信号、干扰环境，这种环境的统计特性常常是未知的、变化的，因而不能满足上述两个要求。这就促使人们研究自适应滤波器。自适应滤波器是在输入过程的统计特性未知时，或输入过程的统计特性变化时，能够调整自己的参数，以满足某种最佳准则，即具有“学习”和“跟踪”能力，包括时域和空域滤波等。自适应噪声抵消的最早的一些工作，是1957年到1960年间，Howesll 和APPlbe~以及他们的同事通用电气公司完成的。他们使用取自一个辅助天线的参考输入和一个简单的两权的自适应滤波器，设计并制造了天线旁瓣对消系统。在这些早期年代里，只有少数人对自适应系统感兴趣。而多权自适应滤波器的研制则刚刚开始。1959年，Widorw和Hoff在斯坦福大学证明了最小均方(LMS)自适应算法和模式识别方案，称之为Adatni(代表“自适应线性门逻辑元件”)。就在当时，罗森布拉特在康奈尔宇航实验室建造了他的模拟人类视觉神经控制系统的电子设备。在苏联，莫斯科自动学和遥控力学研究所的艾日曼及其同事们，也在制造一种自动梯度搜索机器。英国，.D加布尔和他的助手们则在研制自适应滤波器。在六十年代初期和中期，关于自适应系统的工作加强了。文献中出现了数百篇关于自适应控制、自适应滤波和自适应信号处理的文章。自适应滤波在数字通信中的重要商业应用是这一时期勒凯在贝尔实验室的工作形成的。自适应
福建电脑 2010年第 9期 自适应噪声抵消器的 MATLAB 设计与实现 成利香 1,2, 张桂新 1 (1. 中南大学信息科学与工程学院湖南长沙 4100002. 湖南工学院湖南衡阳421002 【摘要】:本文简述了自适应滤波的基本原理 , 并给出了自适应滤波噪声抵消的一般系统模型 , 重点研究了 LMS 自适应算法。完成了在 MATALB 下的仿真 , 并通过设置不同参数 , 对其性能做了分析。【关键词】:自适应滤波 ; 噪声抵消 ; LMS 算法 ; MATLAB 0、引言 自适应滤波自适应滤波器不需要输入信号的先验知识 , 它是利用前一时刻已经获得的输入信号获参量 , 调节现时刻的滤波参数 , 以适应信号和噪声未知的或随时间变化的统计特性 , 从而实现最优维纳滤波。自适应滤波自 Widrow 等提出以来 , 因其计算量小 , 易于实现等特点 , 得到了各领域的广泛应用。 1、自适应滤波器噪声抵消的原理 1. 1自适应滤波器噪声抵消的基本原理 一个自适应滤波器包括两个不同的部分 :一个是具有可调系数的数字滤波器 , 一个是用于调整或改变滤波系数的自适应算法。图 1给出了自适应滤波器作为噪声对消的原理框图。 图 1自适应滤波器作为噪声对消的原理框图 噪声消除的主要目的是对被污染信号中的噪声的最优估计 , 以获得信号的最优估计。其中 x(n表示输入信号 ; y(n表示被污染的信号 , 包括所希望的信号和噪声
信号 ; r(n表示被污染信号的某种测量 , 与叠加的噪声信号相关 ; d (n:表示叠加噪声信号的估计值 ; e(n; 表示作为输出的信号 , 一是作为希望信号 x(n的估计输出值 , 二是用于调整自适应滤波器的参数。利用此输出值通过某种自适应算法对滤波器参数进行调整 , 最终获得噪声最优估计值 , 当输入信号的统计特性发生变化 , 自适应数字滤波器能够跟踪这种变化 , 自动调整参数 , 使滤波器性能重新达到最佳。 1.2自适应算法的研究 根据自适应算法优化准则的不同 , 其算法大致分为两大类 , 一是最小均方算法 (LMS , least -mean -square , 二是递归最小二乘法 (RLS 。 LMS 算法是基于最小均方误差准则的维纳滤波器和最陡下降法提出的 , 是对梯度下降算法的近似简化。算法的基本思想是 :调整滤波器自身的参数 , 使滤波器的输出信号与期望输 出信号之间的均方误差最小 , 系统输出为有用信号的最佳估计。其算法推导如下 : 其中μ为固定步长因子 , 是一常数。 显然上面的算法不需要事先知道信号的统计量 (即相关量 R 和 P , 而使用他们的瞬时估计代替算法获得的权重只是一个估计值 , 但随着调节权重 , 这些估计值逐渐提高 , 滤波器也越来越适应信号特性 , 最终权值收敛 , 收敛的条件为 其中λmax 是输入数据方差矩阵的最大特征值。下面给出基本 LMS 算法实 现的步骤 : 1 初始化 , 令所有权重为任一固定值 , 或为 0; 2 计算滤波输出 3 计算估计误差 4 更新下一时刻的滤波器的权重 3、自适应噪声抵消器的 MATLAB 的设计与实现 max
山西大学研究生学位课程论文（2014 ---- 2015 学年第 2 学期） 学院（中心、所）：计算机与信息技术学院 专业名称：计算机应用技术 课程名称：自然语言处理技术 论文题目：语音识别综述 授课教师（职称）： 研究生姓名： 年级： 学号： 成绩： 评阅日期： 山西大学研究生学院 2015年 6 月2日
语音识别综述 摘要随着大数据、云时代的到来，我们正朝着智能化和自动化的信息社会迈进，作为人机交互的关键技术，语音识别在五十多年来不仅在学术领域有了很大的发展，在实际生活中也得到了越来越多的应用。本文主要介绍了语音识别技术的发展历程，国内外研究现状，具体阐述语音识别的概念，基本原理、方法，以及目前使用的关键技术HMM、神经网络等，具体实际应用，以及当前面临的困境与未来的研究趋势。 关键词语音识别；隐马尔科夫模型；神经网络；中文信息处理 1.引言 语言是人类相互交流最常用、有效的和方便的通信方式，自从计算机诞生以来，让计算机能听懂人类的语言一直是我们的梦想，随着大数据、云时代的到来，信息社会正朝着智能化和自动化推进，我们越来越迫切希望能够摆脱键盘等硬件的束缚，取而代之的是更加易用的、自然的、人性化的语音输入。语音识别是以语音为研究对象，通过对语音信号处理和模式识别让机器自动识别和理解人类口述的语言。 2.语音识别技术的发展历史及现状 2.1语音识别发展历史 语音识别的研究工作起源与上世纪50年代，当时AT&T Bell实验室实现了第一个可识别十个英文数字的语音识别系统——Audry系统。1959年，J.W.Rorgie和C.D.Forgie采用数字计算机识别英文元音及孤立字，开始了计算机语音识别的研究工作。 60年代，计算机应用推动了语音识别的发展。这时期的重要成果是提出了动态规划（DP）和线性预测分析技术（LP），其中后者较好的解决了语音信号产生模型的问题，对后来语音识别的发展产生了深远的影响。 70年代，LP技术得到了进一步的发展，动态时间归正技术（DTW）基本成熟，特别是矢量量化（VQ）和隐马尔科夫（HMM）理论的提出，并且实现了基于线性预测倒谱和DTW技术的特定人孤立语音识别系统。 80年代，实验室语音识别研究产生了巨大的突破，一方面各种连接词语音识别算法被开发，比如多级动态规划语音识别算法；另一方面语音识别算法从模板匹配技术转向基于统计模型技术，研究从微观转向宏观，从统计的角度来建立最佳的语音识别系统。隐马尔科夫模型（HMM）就是其典型代表，能够很好的描述语音信号的时变性和平稳性，使大词汇量连
基于小波变换的语音去噪算法研究 摘要:利用小波变换进行语音去噪与其它去噪方法相比,有着明显的优越性,得到了广泛应用。基于小波变换的去噪方法主要有模极大值去噪法、阈值去噪法和相关去噪法。用以上三种算法对一维语音信号进行去噪处理,通过MATLAB仿真,对比研究其各自的优缺点。 关键词:小波变换语音去噪仿真 1、引言 语音是人类信息交流与传播最为方便有效的媒介物,然而在实际的语音通信工程当中,不可避免的受到外界多种噪声的干扰,这些干扰破坏了语音信号的传输准确性,因此对于语音信号的去噪处理成为了人们研究的永恒话题。传统的傅里叶变换去噪法并不能将有用信号的高频部分与噪声引起的高频干扰进行有效区分,在实际应用当中存在着较大的局限性。然而近年来,小波去噪法凭借其在时域和频域的优良局部化性质,得到了人们的广泛关注。 随着人们对小波去噪算法的研究,基于小波去噪的方法也日趋丰富了。在小波去噪算法当中,主要的方法可分为三种:模极大值去噪法、阈值去噪法和相关去噪法。本文主要对小波去噪理论进行分析,并对基于小波去噪算法的以上三种去噪法进行研究,通过MATLAB软件进行仿真,根据去噪前后的信噪比对比,深入研究这三种算法在计算量、稳定性、去噪效果以及适用范围等方面各自的特点。 2、小波变换基本理论 连续小波变换定义为:,函数内积为: （2.1） 以上定义为的连续小波变换,简称CWT。为小波变换系数。 连续小波变换一般只适用于理论分析推导,计算机一般采用数字处理模式,所以必须将连续小波离散化处理。离散小波变换（DTW）是指对尺度因子和时间因子的离散化。离散化的主要原因是:连续小波变换的系数是高度冗余的,要对其进行离散化,最大的消除和降低冗余性。 若对尺度因子按二进的方式离散化,就得到了二进小波和二进小波变换。 设小波函数的傅里叶变换为,若存在二常数,使得（2.2）称为二进母小波,式(2.3)为二进小波的稳定性条件。对于任意整数j,二进小波函数为: （2.3） 3、小波变换去噪方法 一般情况下,对于一维信号的去噪流程如下图3-1所示: 由以上图形可知,去噪成功的关键在于阈值的选取和采用什么准则去除属于噪声的小波系数,并增强属于信号的部分。这样也就产生了不同的去噪方法。 (1)模极大值去噪法:根据信号和噪声在不同尺度上的模极大值不同的传播特性,从所有小波变换的模极大值中选择信号的模极大值去除噪声的模极大值,再用剩余小波变换模极大值重构信号。 (2)阈值去噪法:根据经小波分解之后,信号小波系数的幅值要比噪声的系数幅值大这一特点,找到一个阈值,选择大于该阈值的系数,再重构信号。 (3)相关去噪法:根据噪声小波变换在各尺度上无明显相关性,但信号的小波变换在各尺度上有较强相关性这一特点,计算相邻尺度之间小波系数相关性,再针