[发明专利]一种消除毫米波生物雷达语音中噪声的方法

说明书

本发明公开了一种消除毫米波生物雷达语音中噪声的方法。本发明是通过对获取的毫米雷达语音信号经经验模态分解后，对本征模态函数中噪声含量进行分析的基础上，根据本征模态函数中噪声分布的特点，采用自适应阈值对高频、中频、低频部分进行去噪，从而能够根据噪声含量的多少有针对性的消除语音中的噪声含量，具有较强的适应性和有效性，特别的能够很好的保留语音的细节信息，有助于在雷达语音质量的显著提高。采用该方法的实例表明这种具有针对性的经验模态分解方法能够有效消除毫米波雷达语音中的噪声含量，与传统的语音增强方法相比，具有较强的适应性，且能够在消除雷达语音中噪声含量的基础上显著提高语音的可懂度。

【技术领域】

本发明涉及雷达语音信号处理领域，尤其涉及一种消除毫米波生物雷达语音中噪声的方法。

【背景技术】

作为一项具有非接触、远距离、抗声学噪声干扰能力强的语音探测方法，生物雷达语音探测技术突破了麦克风易受声学噪声干扰以及其他需要与人体皮肤接触的语音探测装置的局限性，逐渐在语音探测领域得到了应用和发展。目前，虽然毫米波生物雷达能够有效获取20米外的人体语音信号，然而获取的语音信号往往被电磁谐波噪声、电路噪声以及环境噪声等所干扰，这些噪声的存在在一定程度上降低了雷达语音的质量，甚至影响了语音的可懂度，因此，如何行之有效的消除雷达语音中的噪声含量对毫米波生物雷达技术在语音探测领域中的进一步应用具有重要意义。

【发明内容】

本发明的目的在于：提供一种消除毫米波生物雷达中噪声的方法，该方法根据经经验模态分解后雷达语音噪声分布特点，在不造成语音信号失真以及过度损伤的前提下，有效去除雷达语音中的噪声含量。为生物雷达语音探测技术的发展提供了语音去噪方面的技术支持。

为有效实现上述目的，本发明采用的技术方案是：

一种消除毫米波生物雷达语音中噪声的方法，包括以下步骤：

1)对生物雷达语音进行采样，得到原始带噪雷达语音信号；

2)对采集的原始带噪雷达语音信号进行经验模态分解为本征模态函数IMF；

3)对经验模态分解后的本征模态函数进行噪声含量分析；

4)根据雷达语音噪声分布特点，利用互信息熵进行噪声分量个数的选择，以区分高频和中频分界点，利用设定阈值区分中频和低频分界点；

5)将经自适应去噪后的本征模态函数进行重构得到增强后的雷达语音。

作为本发明的进一步改进，步骤2)具体包括以下步骤：

假设给定语音信号为x(t)，经验模态分解方法通过筛分过程自适应的将该原始信号分解为本征模态函数，并且每个本征模态函数IMF都是原始信号的一个子频率成分，其具体的筛分过程如下：

2.1)找出信号x(t)所有的极大值和极小值点；

2.2)通过三次样本插值分别拟合极大值和极小值点，分别得到极大值包络e_u(t)和极小值包络e_d(t)；

2.3)计算极大值包络和极小值包络的均值m₁(t)＝(e_u(t)+e_d(t))/2，并且用原始信号减去该均值可得h₁(t)＝x(t)-m₁(t)；

2.4)判断h₁(t)是否满足本征模态函数IMF的两个筛选基本条件：

(a)在所有的信号长度内，每个本征模态函数IMF的过零点数必须与极值点数目相同，或者两者数目相差不大于1；

(b)在任意采样点处，极大值包络和极小值包络的均值为零，即满足IMF关于时间轴是几何对称的；