[发明专利]基于语音通信的干扰噪声去除方法和系统

说明书

技术领域

本公开涉及噪声去除方法，并且更具体地涉及基于语音通信的去除噪声的系统和方法以及噪声去除装置和操作该噪声去除装置的方法，该系统和方法针对已经经过谱减法（SS：Spectral Subtraction）的信号执行与成束的信号（tying signal）对应的聚类以在谱图中的频率轴上从语音通信去除噪声，并基于聚类通过属于语音和音乐噪声的特性仅提取音乐噪声。

背景技术

在实际生活中，背景噪声污染纯语音并使诸如移动电话、语音识别、语音编码、讲话者识别等的语音通信系统的性能劣化。因此，对声音质量进行改善以降低噪声效果并增强系统性能的研究已开展了很长时间，并且其重要性当前受到很多的关注。

同时，由于成本低并且容易实现，在各种声音质量改善方法中，谱减法（SS）是在单通道中广泛使用的典型方法。但是，谱减法具有的一个主要缺点在于，在由谱减法所改善的语音中残留了与新的人为声音（artifact sound）对应的音乐噪声。

音乐噪声指的是通过将估计的噪声评价为低于原始噪声而生成的随机频率分量，并还指的是由于残留在声谱图中的时间轴和频率轴上的音乐噪声不连续地分布而在感觉上骚扰收听者的音调。

就此而论，为了抑制残留的音乐噪声，已经提出了基于增益函数的谱减法。

例如，存在“维纳滤波”、“具有过减因子和谱基底的非线性谱减法”、“最小均方误差短时间谱振幅估计或对数谱振幅”、“基于人类听觉系统的屏蔽特性的过减法”、和“软决策估计、最大似然法、信号子空间”。但是，已知多数提出的方法无法有效地在具有低的信噪比（SNR）的噪声环境中改善声音质量。

换言之，通过所提出的常规方法改善的语音具有以下问题。即，当使用估计为大于实际噪声的噪声以及过估计的增益函数时，残留的音乐噪声和发散度降低，但是语音失真增加。相反，当使用估计为低于实际噪声的噪声以及欠估计的增益函数时，语音失真降低，但是残留的音乐噪声和发散度增加。

发明内容

技术问题

做出本公开以解决上面的问题，并且本发明的一种实施方式是通过提供基于语音通信的噪声去除系统和方法通过属于语音和音乐噪声的特性来仅提取音乐噪声，该系统和方法为：借助谱减法装置基于增益函数对语音信号执行谱减法（SS）；针对已经执行了谱减法的语音信号执行在谱图的频率轴上连续的信号的聚类以指定一个或更多个群，并通过确定指定的群中的每一个群在频率轴和时间轴上的连续性来提取音乐噪声，以使用噪声去除装置来提取音乐噪声。

本发明的另一实施方式是通过提供噪声去除装置和方法并通过属于语音和音乐噪声的特性来仅提取音乐噪声，该系统和方法为：针对已经执行了谱减法的语音信号执行在谱图的频率轴上的信号的聚类以指定一个或更多个群；通过确定在频率轴上的指定的群中的每一个群的连续性来提取与音乐噪声相对应的群；以及针对其余的群中的每一个群，基于在时间轴上交叠的群之间的相似性来提取与音乐噪声相对应的群。

技术方案

根据本发明的实施方式，提供了一种基于语音通信的噪声去除系统。该系统包括：谱减法装置，其配置为基于增益函数针对语音信号执行谱减法（SS）；以及噪声去除装置，其配置为针对已经执行了谱减法的语音信号执行在谱图的频率轴上连续的信号的聚类以指定一个或更多个群，并且所述噪声去除装置配置为确定所指定的各个群在频率轴和时间轴上的连续性以提取音乐噪声。

噪声去除装置可以将所指定的各个群在频率轴上的连续长度与阈值进行比较以提取与音乐噪声相对应的群，并针对其余的群中的每一个群基于在时间轴上交叠的群之间的相似性来提取与音乐噪声相对应的群。

根据本发明的另一实施方式，提供了一种噪声去除装置。该装置包括：聚类单元，其配置为针对其中已经执行了基于增益函数的谱减法的语音信号执行在谱图的频率轴上的信号的聚类以指定一个或更多个群；第一提取器，其配置为确定所指定的群中的每一个群在频率轴上的连续性以提取与音乐噪声相对应的群；以及第二提取器，其配置为针对其余的群中的每一个群基于在时间轴上交叠的群之间的相似性来提取与音乐噪声相对应的群。

聚类单元可以通过在谱图的频率轴上连续的信号之间执行聚类来指定一个或更多个群。

聚类单元可以去除在谱图上除所指定的群中的每一个群以外的残留信号。

第一提取器可以通过将在频率轴上的所指定的群中的每一个群的连续长度与阈值进行比较来提取与音乐噪声相对应的群。