[发明专利]基于MMSE误差准则的先验信噪比估计方法

说明书

本发明公开了一种用于语音增强的基于MMSE误差准则的先验信噪比估计方法，属于语音信号处理技术领域。针对语音增强技术中的先验信噪比估计问题，首先基于MMSE误差准则对含噪语音的先验信噪比作初步估计，所得的先验信噪比估计值通过维纳滤波计算得到第一个系统增益因子，利用第一个系统增益因子和含噪语音幅度谱值计算得到语音功率谱估计值，再利用所得的语音功率谱估计值和噪声的功率谱估计值对先验信噪比进行再一次估计，得到最终的先验信噪比估计值。该先验信噪比估计值代入后续的语音增强步骤中处理，得到去噪的估计清音信号。基于MMSE误差准则的先验信噪比估计方法既有效地抑制了估计清音中的背景噪声成分，又避免了对清音成分的过度损伤，使得估计清音的听觉质量得以改善，语音增强算法的性能得以提高。

技术领域

本发明涉及语音信号处理技术领域，更具体地，涉及一种基于MMSE误差准则的先验信噪比估计方法。

背景技术

在现实生活中，人们在进行语音对话和语音通信的过程中总不可避免地受到各种背景噪声的干扰，如机场、餐厅和街道等环境中的嘈杂声、高速行驶汽车中的引擎噪声等等。这些噪声的存在会严重破坏语音信号的听觉质量和声学特性，使得人们的对话和通信过程受到严重干扰并引起对话接听者的听觉疲劳。因此，如何在现实生活中利用计算机等智能设备来去除语音通信过程的背景噪声一直是国内外学者研究的热点课题。

语音增强技术是噪声背景下进行语音通信和语音识别的不可或缺的一部分，它在解决噪声污染问题、改进语音通信质量、提高语音可懂度等方面发挥着重要作用。目前，基于单麦克风输入的语音增强算法由于具备简单有效且有利于硬件实现的特点而被广泛地应用于各类语音通信系统中。

经典的语音增强算法有谱减法、最小均方误差算法、维纳滤波算法等。这些算法的运算过程大都是在变换域进行，并且针对语音和噪声的不同特征，提出相对应的噪声消除技术。根据实际应用环境的不同特点，其在变换域中对于增益因子的计算方法也不尽相同。这些算法存在一共同特点，其增益因子皆可以表示为语音先验信噪比的函数，因此先验信噪比估计的准确度在很大程度上决定了这些语音增强算法的性能和噪声去除效果。

发明内容

针对上述语音增强算法中先验信噪比的估计问题，本发明提出了一种更准确的基于MMSE误差准则的先验信噪比估计方法。

本发明的技术方案为：

一种基于MMSE误差准则的先验信噪比估计方法，包括以下步骤：

1)将含噪语音信号y_t进行分帧和加窗处理，得到含噪语音帧信号y_t(n)；

2)对含噪语音帧信号y_t(n)进行离散傅里叶变换，即得到含噪语音第n帧第k频率成分的离散幅度谱值y_t(n,k)；

3)对含噪语音第n帧第k频率成分的离散幅度谱值y_t(n,k)进行噪声成分功率谱的估计，得到第n帧第k频率噪声功率谱估计值通过一帧延时得到前一帧第k频率的清音幅度谱估计值并用该值计算得到前一帧第k频率清音功率谱估计值

4)将含噪语音第n帧第k频率成分的离散幅度谱值y_t(n,k)和第n帧第k频率噪声的功率谱估计值用于计算第n帧第k频率语音的后验信噪比将前一帧第k频率的清音功率谱估计值和第n帧第k频率噪声功率谱估计值 用于计算前一帧第k频率语音的先验信噪比

5)第n帧第k频率语音的后验信噪比和前一帧第k频率先验信噪比代入到MMSE先验信噪比的估计计算中，即得到第n帧第k频率成分的MMSE先验信噪比估计值