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《清华大学》 2009年
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基于麦克风阵列的声源定位与语音增强方法研究

崔玮玮  
【摘要】: 在免提电话、视频会议等语音通信系统中,由于受到混响和背景噪声干扰,麦克风接收到的信号通常为带噪语音。这样不仅影响语音的可懂度,而且影响语音处理系统的整体性能。因此需要对带噪语音进行增强处理。在复杂的声学环境下,单麦克风语音增强已无法满足需求,而麦克风阵列处理技术能够捕捉声源位置并对带噪语音进行空间滤波,从而取得明显的消噪效果。在此背景下,本论文研究了基于麦克风阵列的声源定位和语音增强方法,主要工作如下: (1)归纳并总结了各种时延估计(time delay estimation, TDE)技术,特别针对一些常用的TDE方法进行了深入讨论,包括对定源和动源的跟踪能力,不同混响和信噪比条件下的抗干扰稳健性,以及算法的计算量。通过仿真结果总结出了它们各自的优缺点及适用场合。 (2)提出一种双麦克风2D平面定位方法:该方法通过同时考虑阵列接收信号的时延和能量信息,将传统双步定位方法中所需的3个麦克风减为2个,降低了设备成本。在此基础上获得的闭式解方便了算法的快速处理。进而针对该定位模型,在测量噪声服从高斯分布的假设下,本论文推导出位置估计方差的Cramer-Rao下界,并由此分析了不同参数对定位结果的影响。 (3)提出一种基于搜索空间预估计的高分辨方位(direction of arrival, DOA)估计方法:本论文利用TDE结果来获得高分辨DOA估计的搜索空间。这不仅使得计算量小于现有算法的1/3,而且还能够部分地去除干扰噪声的方向。在会议室环境下,实际定位系统(包含7个麦克风)的测试结果表明:在加入和未加入搜索空间预估计时,DOA估计的最大误差分别为4.4?和11.4?。 (4)提出一种基于一阶差分麦克风(first-order di?erential microphone, FDM)阵列的谱域语音增强方法:该方法利用双通道的FDM阵列,并结合单通道的谱增强技术,可以同时提取语音和噪声谱估计,并实时地修正噪声谱。与现有的双通道语音增强技术相比,该算法可以获得2dB~6dB的输出信噪比增益,且计算量减少了2/3。
【学位授予单位】:清华大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2009
【分类号】:TN912.35

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【引证文献】
中国硕士学位论文全文数据库 前8条
1 汪健;基于空域滤波的语音分离研究[D];西南交通大学;2011年
2 苏立娟;基于麦克风阵列的声源定位技术研究与ARM实现[D];燕山大学;2011年
3 向红;声学地面标记器若干关键技术研究[D];天津大学;2012年
4 闫小媛;基于双阵元麦克风阵列的声源定位技术研究[D];燕山大学;2012年
5 陈颖;基于麦克风阵列的声源定位算法研究及DSP实现[D];燕山大学;2012年
6 朱兴宇;基于麦克风阵列的语音增强系统设计[D];北京化工大学;2012年
7 关晓彬;基于空间域的麦克风阵列近场声源定位与增强研究[D];西南交通大学;2012年
8 孔祥孺;基于麦克风阵列的声源定位与跟踪改进算法研究[D];西北大学;2012年
【参考文献】
中国重要会议论文全文数据库 前1条
1 赵硕;曲天书;吴玺宏;迟惠生;;一种改进的基于双麦克风阵列的自适应零限波束形成语音增强方法[A];第八届全国人机语音通讯学术会议论文集[C];2005年
【共引文献】
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9 左言言;张焱;刘海波;;车室内部声场的声——振耦合分析[A];第九届全国振动理论及应用学术会议论文集[C];2007年
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9 朱昌平;流体中低浓度异质物含量的超声检测原理与应用研究[D];中国矿业大学;2010年
10 田红;超声波在城市剩余活性污泥中的传输特性的模拟及实验研究[D];重庆大学;2010年
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4 刘丽媛;增压器噪声控制与进气消声器设计研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
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10 彭晓宇;基于超声波的厚钢管焊速检测系统设计[D];大连理工大学;2010年
【同被引文献】
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1 姚晓帅,郭兴明,陈剑,肖守中;基于数学形态学的心音包络提取与识别方法研究[J];北京生物医学工程;2004年03期
2 吴晓;靳世久;李一博;张鹏;;基于麦克风阵列声音信号定位方法的研究[J];传感技术学报;2010年05期
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1 黄飞;阵列天线快速自适应波束形成技术研究[D];南京理工大学;2010年
2 吴晓;基于声传感器阵列的油气管道内检测器地面标记跟踪技术研究[D];天津大学;2010年
3 居太亮;基于麦克风阵列的声源定位算法研究[D];电子科技大学;2006年
4 马晓红;传声器阵列语音增强中关键技术的研究[D];大连理工大学;2006年
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6 林静然;基于麦克风阵列的语音增强算法研究[D];电子科技大学;2007年
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8 王冬霞;麦克风阵列语音增强的若干方法研究[D];大连理工大学;2007年
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10 张奕;复杂声学环境下的麦克风阵列语音定位研究[D];大连理工大学;2009年
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1 杨超;声源二维定位估计算法研究[D];沈阳理工大学;2011年
2 汪健;基于空域滤波的语音分离研究[D];西南交通大学;2011年
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9 林静然;基于麦克风阵列的说话人跟踪及语音分离实现技术的研究[D];电子科技大学;2005年
10 曹振华;基于TMS320C5402芯片DSK平台的谐波测量与分析[D];南京理工大学;2005年
【二级引证文献】
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1 陈颖;基于麦克风阵列的声源定位算法研究及DSP实现[D];燕山大学;2012年
2 关晓彬;基于空间域的麦克风阵列近场声源定位与增强研究[D];西南交通大学;2012年
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5 罗军;星上数字信号处理器[N];中国航天报;2001年
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10 本报实习记者 柴莎莎;无线安全技术大揭秘[N];网络世界;2010年
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1 崔玮玮;基于麦克风阵列的声源定位与语音增强方法研究[D];清华大学;2009年
2 张丽艳;复杂环境下麦克风阵列语音增强方法研究[D];大连理工大学;2009年
3 宋新见;数字式噪声目标被动测距声纳研究[D];哈尔滨工程大学;2004年
4 张奕;复杂声学环境下的麦克风阵列语音定位研究[D];大连理工大学;2009年
5 陈磊;无线通信系统中的自适应与协作波束形成技术研究[D];山东大学;2011年
6 陈华伟;低空目标声测无源定向理论与算法研究[D];西北工业大学;2004年
7 刘凯;声呐波束形成鲁棒性及算法研究[D];哈尔滨工程大学;2011年
8 郭小霞;水下结构辐射噪声源快速诊断识别研究[D];哈尔滨工程大学;2012年
9 马晓红;传声器阵列语音增强中关键技术的研究[D];大连理工大学;2006年
10 林静然;基于麦克风阵列的语音增强算法研究[D];电子科技大学;2007年
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1 周浩洋;基于麦克风阵列的声源定位方法研究[D];大连理工大学;2002年
2 张金圈;基于波束形成技术的噪声源识别与声场可视化研究[D];合肥工业大学;2010年
3 王波;麦克风阵列语音增强算法的研究与DSP实现[D];大连理工大学;2007年
4 熊辉;声源定位系统中的信息采集及预处理技术研究[D];西安工业大学;2011年
5 李幸远;麦克风阵列语音增强系统设计与实现[D];西安电子科技大学;2008年
6 陆晓燕;基于麦克风阵列实现声源定位[D];大连理工大学;2003年
7 张莉;基于传声器阵列的声源定位方法研究[D];电子科技大学;2007年
8 鲁佳;基于传声器阵列的声源定位研究[D];天津大学;2008年
9 王少冬;声呐波束形成技术及其DSP实现研究[D];西北工业大学;2003年
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