[发明专利]一种基于小波包能量的非空气传导语音增强方法

权利要求书

1.一种基于小波包能量的非空气传导语音增强方法，其特征在于：

1)首先，对雷达非空气传导的语音信号采样并做A/D转换，进行数字 化处理得到带噪语音信号，雷达非空气传导的语音信号采样速率为5KHz～ 20KHz；

2)其次，对带噪语音信号进行小波包分解；

设带噪语音信号y(n)由纯净语音信号s(n)与噪声信号d(n)叠加而成， 即：

y(n)＝s(n)+d(n)    (1)

选择小波函数，对带噪语音信号y(n)经j层小波包变换后得到2^j个子 带小波系数，j≥1，其中第k个子带中第m个小波系数值为并将小 波分阶层数设为4层，

wk,mj=WP{y(n),j}---(2);]]>

3)然后，分别基于尺度和时间计算小波包系数的自适应阈值； 首先，计算全局小波消噪阈值λ，其计算公式为：

λ=σ2log(N)σ=MAD/0.6745---(3)]]>

式中σ为噪声信号的噪声水平，N为噪声信号的信号长度，MAD为小 波系数绝对值的中值，MAD的取值由第1个尺度小波系数得到，将以上公 式扩展至小波包变换，即得到基于尺度的自适应阈值，其中小波包变换第 k个子带的阈值λ_k为：

λk=σk2log(Nk)σk=MADk/0.6745---(4)]]>

式中σ_k为第k个子带的噪声水平，N_k为第k个子带的信号长度，MAD_k为第k个子带小波系数绝对值的中值；

其次，根据以下公式得到小波包系数的Teager能量

tk,mj=[wk,mj]2-wk,m-1jwk,m+1j---(5)]]>

经过Teager能量计算后采用二阶低通巴特沃思IIR滤波器h_k(m)对 Teager能量滤波并归一化，得到时间自适应掩模

Mk,mj=tk,mj*hk(m)max(|tk,mj*hk(m)|)---(6)]]>

由于含有语音成分的帧其Teager能量值波动较大，因此对第k个子 带Teager能量掩模分帧并作直方图分析，根据当前帧的偏移值区分语音帧和噪声帧；

Skj=abscissa[H(Mk,mj)]---(7)]]>

上式中H表示的直方图分布，abscissa[·]函数表示直方图分布 最大值的横坐标值，即Teager能量最集中的值，若则第k个子 带当前帧为语音帧，利用对进行修正即可得到最终的时间自适应阈 值

最后，利用式(8)得到的时间自适应阈值对式(4)得到的尺度自适应阈 值进行修正，即可得到第k个子带的时间-尺度自适应阈值λ_k，m：

λk,m=λk(1-αM′k,mj)---(9)]]>

根据小波阈值消噪原理，将由上式计算得到的阈值代入软阈值消噪公 式，

其中Ts(λ，w_k)为软阈值，由此得到消噪后的小波系数

w^k,mj=Ts(λk,m,wk,mj)---(11);]]>

4)最后，利用自适应阈值进行小波包系数更新，利用更新后的小波 包系数的自适应阈值进行小波包重构以恢复增强后的语音信号是根据小 波包分解所使用的小波函数和层数，利用消噪后的小波系数运用重 构滤波器重构出增强后的语音信号：

s^(n)=WP-1{w^k,mj,j}---(12).]]>