收藏本站
《太原理工大学》 2011年
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

非特定人鲁棒性语音识别中前端滤波器的研究

黄丽霞  
【摘要】:非特定人语音识别在于净环境下识别性能良好,但在噪声情况下,其系统性能将会大大下降。不仅如此,其识别率还受到语音多变性的影响,使识别的难度加大。本文针对非特定人识别系统中的噪音鲁棒性和多变性鲁棒性问题,对在特征提取时起重要作用的前端滤波器进行研究。分别从听觉感知和语音信号本身这两个角度出发来设计滤波器,使得滤波器更符合人耳听觉特性,或更精确地分析待识别的语音信号。抗噪实验表明,随着滤波器性能的不断提高,对应提取特征的噪音鲁棒性逐渐提高,不仅如此,多变性鲁棒性的实验表明,滤波器性能的提高与多变性鲁棒性的提高是一致的。本文主要完成了如下工作: (1)在FIR滤波器设计的基础上,给出Laguerre滤波器设计的详细步骤,并用后者代替前者用于过零峰值幅度(Zero Crossing Peak Amplitude, ZCPA)特征的提取。给出频域法实现Laguerre滤波器提取ZCPA特征的详细过程。Laguerre滤波器具有FIR滤波器的线性相位和ⅡR滤波器的长时记忆性,弥补了FIR滤波器通阻带特性差的缺点。实验表明,精确设计每一通道的中心频率和带宽得到的Laguerre滤波器较FIR滤波器明显提高了噪音鲁棒性。 (2)针对FIR, Laguerre滤波器带宽呈对称性分布,不符合人耳听觉特性这一缺点,设计实现了弯折滤波器组(Warped Filter Banks, WFBs),并将其应用于ZCPA特征提取。通过一阶全通函数中的弯折因子p控制滤波器中心频率和带宽的分布,从而得到非均匀的频带分布和非对称性的带宽分布。典型的弯折因子p=0.48,p=0.63分别对应Bark, ERB尺度滤波器。同FIR, Laguerre滤波器相比,WFBs不需要严格控制每一通道的中心频率和带宽,而是同时得到16个通道的频率响应。实验表明,非均匀分布的频带和非对称分布的带宽较均匀分布的频带和对称分布的带宽明显提高了识别率;同FIR, Laguerre滤波器相比,尽管WFBs设计简单,但满足非对称性带宽分布的特性,因此ERB尺度的WFBs识别率更高,其噪音鲁棒性更好。 (3)从待识别的语音信号本身出发,依据数字信号处理理论设计出优化滤波器组(Optimized Filter Bank, OFB)模型,并简化得到自适应带宽滤波器组(Adaptive Bands Filter Bank, ABFB)模型。FIR, Laguerre以及WFBs均是在人耳听觉感知准则上建立的滤波器模型,而OFB的设计则创新性地以识别性能为基准,首次通过遗传算法将前端滤波器和后端识别系统结合为一个整体,形成一个闭环系统进行优化。实现表明,OFB模型较Bark尺度滤波器明显提高了识别率,但由于其个数较多,不利于应用。因此简化OFB模型后得到ABFB模型,实验表明后者识别率仍明显高于Bark尺度滤波器,甚至优于ERB尺度滤波器。因此FIR, Laguerre, WFBs, ABFB四种滤波器中,ABFB滤波器的噪音鲁棒性最好,这也表明从分析语音信号本身出发对滤波器设计的重要性。 (4)滤波器通道的个数,对滤波器分析信号的精度也有一定的影响。FIR,Laguerre, WFBs以及ABFB滤波器都是采用16通道的带通滤波器和16个频率箱提取ZCPA。使用Gammatone(GT)滤波器提取ZCPA时,采用K通道带通滤波器,并设计相应数目的频率箱接收幅度信息。实验表明,18通道较其他通道数的GT滤波器识别效果更好。 (5)将FIR, GT, Laguerre,以及WFBs滤波器应用于多变性语料库的非特定人识别中,实验表明,随着滤波器性能的完善,其多变性鲁棒性也逐渐提高;且同MFCC特征相比,ZCPA在支持向量机(Support Vector Machine, SVM)系统下较在隐马尔可夫模型(Hidden Markov Model, HMM)下具有更好的多变性鲁棒性。
【学位授予单位】:太原理工大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2011
【分类号】:TN713

【参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 陈世雄;宫琴;;常见的听觉滤波器[J];北京生物医学工程;2008年01期
2 贺双赤;用Laguerre滤波器实现多径衰落信道自适应均衡[J];电讯技术;2004年01期
3 刘维亭,朱志宇;基于小波网络和HMM的语音识别方法[J];电声技术;2004年11期
4 荆嘉敏,刘加,刘润生;基于HMM的语音识别技术在嵌入式系统中的应用[J];电子技术应用;2003年10期
5 李虎生,刘加,刘润生;语音识别说话人自适应研究现状及发展趋势[J];电子学报;2003年01期
6 李泽;崔宣;马雨廷;陈俊宇;;MFCC和LPCC特征参数在说话人识别中的研究[J];河南工程学院学报(自然科学版);2010年02期
7 王舟,谢锦辉;非特定人普通话孤立数字音识别系统[J];华中理工大学学报;1994年11期
8 刘敬伟;肖熙;;实用环境语音识别鲁棒性技术研究与展望[J];计算机工程与应用;2006年24期
9 白静;张雪英;侯雪梅;;基于RBF神经网络的抗噪语音识别[J];计算机工程与应用;2007年22期
10 黄丽霞;张雪英;;Laguerre滤波器在抗噪语音识别特征提取中的应用[J];计算机工程与应用;2008年18期
中国重要会议论文全文数据库 前1条
1 谢湘;匡镜明;;支持向量机在语音识别中的应用研究[A];现代通信理论与信号处理进展——2003年通信理论与信号处理年会论文集[C];2003年
中国博士学位论文全文数据库 前6条
1 唐发明;基于统计学习理论的支持向量机算法研究[D];华中科技大学;2005年
2 徐金甫;基于特征提取的抗噪声语音识别研究[D];华南理工大学;2000年
3 宁更新;抗噪声语音识别新技术的研究[D];华南理工大学;2006年
4 雷震春;支持向量机在说话人识别中的应用研究[D];浙江大学;2006年
5 孙暐;听觉特性与鲁棒语音识别算法研究[D];东南大学;2006年
6 王峰;美尔音级轮廓特征在音乐和弦识别算法中的应用研究[D];太原理工大学;2010年
中国硕士学位论文全文数据库 前6条
1 崔国辉;说话人识别方法与策略的研究[D];山东大学;2005年
2 焦志平;改进的ZCPA语音识别特征提取算法研究[D];太原理工大学;2005年
3 王一平;用遗传算法改进HMM的语音识别算法研究[D];太原理工大学;2007年
4 孙颖;噪声环境下语音特征提取前端处理及优化帧算法研究[D];太原理工大学;2007年
5 吉芳芳;Laguerre滤波器在语音识别前端处理中的应用研究[D];太原理工大学;2007年
6 冯流保;基于听觉掩蔽效应的小波包语音增强方法研究[D];中国科学技术大学;2009年
【共引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 邓建斌;叶洪江;;基于混沌遗传算法的配电网无功补偿优化[J];安徽电气工程职业技术学院学报;2006年03期
2 乔志杰;程翠翠;;基于遗传算法优化的模糊PID控制研究及其仿真[J];安徽电气工程职业技术学院学报;2009年03期
3 徐文婷;李承鹏;;基于自适应遗传算法的离散化方法[J];合肥师范学院学报;2011年03期
4 安振刚,李谋渭,尹显东,于宁,唐伟;遗传神经网络在平整轧制力预报中的应用[J];鞍钢技术;2001年06期
5 华文立;胡学刚;;平衡决策树分类精度与规则简易性研究[J];安徽电子信息职业技术学院学报;2006年04期
6 相征;朗朗;王静;;基于基音频能值的端点检测算法[J];安徽工程科技学院学报(自然科学版);2008年03期
7 马友平;;生长模型McDill-Amateis的遗传算法拟合研究[J];安徽农业科学;2007年33期
8 许高程;张文君;王卫红;;支持向量机技术在遥感影像滑坡体提取中的应用[J];安徽农业科学;2009年06期
9 陆克芬;方崇;张春乐;;基于人工鱼群算法的投影寻踪评价方法研究[J];安徽农业科学;2009年23期
10 陈广洲;汪家权;解华明;李国莲;;基于遗传算法的土地多目标规划应用[J];安徽农业科学;2009年24期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 齐继阳;竺长安;曾议;;基于遗传禁忌混合搜索算法的设备布局研究[A];2004“安徽制造业发展”博士科技论坛论文集[C];2004年
2 冯羽;马凤山;魏爱华;赵海军;郭捷;;灰色系统与神经网络组合模型在地下水水位预测中的应用[A];中国科学院地质与地球物理研究所第11届(2011年度)学术年会论文集(中)[C];2012年
3 ;An effective procedure exploiting unlabeled data to build monitoring system[A];中国科学院地质与地球物理研究所第11届(2011年度)学术年会论文集(下)[C];2012年
4 丁婷;崔红涛;;遗传算法在智能天线扇区波束赋形及阵元失效补偿中的应用[A];经济策论(上)[C];2011年
5 ;A Novel Kernel PCA Support Vector Machine Algorithm with Feature Transition Function[A];第二十六届中国控制会议论文集[C];2007年
6 吕蓬;柳亦兵;马强;魏于凡;;支持向量机在齿轮智能故障诊断中的应用研究[A];第二十六届中国控制会议论文集[C];2007年
7 程远林;李茂军;;基于小生境遗传算法的配电网电容器优化配置[A];第二十六届中国控制会议论文集[C];2007年
8 姜明辉;袁绪川;;基于GA优化的个人信用评估SVM模型[A];第二十六届中国控制会议论文集[C];2007年
9 张志华;王莉;刘洪;;最大化网络广告收入的投放决策[A];第二十六届中国控制会议论文集[C];2007年
10 赵瑞艳;李树荣;张晓东;苗荣;;基于混合遗传算法的热传导系统最优控制问题求解[A];第二十七届中国控制会议论文集[C];2008年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 赵莹;半监督支持向量机学习算法研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
2 李佳;载人潜器阻力性能的数值和试验预报及外形优化研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
3 张亚娟;适应性企业战略协同机制研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
4 谭枫;介入式文化算法及其应用研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
5 黄湘松;基于混淆网络的汉语语音检索技术研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
6 陆满君;通信辐射源个体识别与参数估计[D];哈尔滨工程大学;2010年
7 孙明;基于小波和迟滞的混沌神经网络及其应用[D];哈尔滨工程大学;2010年
8 张海涛;自律计算系统的自律可信性评估研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
9 殷志伟;基于统计学习理论的分类方法研究[D];哈尔滨工程大学;2009年
10 李晚龙;六自由度Stewart平台分散智能控制研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 朱杰;一种基于聚类的支持向量机反问题求解算法[D];河北大学;2007年
2 万成;动态环境下的元胞遗传算法研究[D];南昌航空大学;2010年
3 李坤;参数参与进化的自适应遗传算法研究[D];南昌航空大学;2010年
4 王春力;基于P2P的网络音频捕获与多路混音算法研究[D];山东科技大学;2010年
5 李金华;基于SVM的多类文本分类研究[D];山东科技大学;2010年
6 吴香庭;基于遗传算法的K-means聚类方法的研究[D];山东科技大学;2010年
7 马水松;多目标遗传算法与非支配集的构造研究[D];山东科技大学;2010年
8 李臻;城市公交车辆智能调度优化研究[D];山东科技大学;2010年
9 朱国凯;泰安市农村公路典型路面结构研究[D];山东科技大学;2010年
10 纪二云;基于改进遗传算法的电力系统无功优化的研究[D];山东科技大学;2010年
【二级参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 甄斌,吴玺宏,刘志敏,迟惠生;语音识别和说话人识别中各倒谱分量的相对重要性[J];北京大学学报(自然科学版);2001年03期
2 闫胜利;FIR滤波器原理及设计方法[J];长春工程学院学报(自然科学版);2003年01期
3 贺双赤;用Laguerre滤波器实现多径衰落信道自适应均衡[J];电讯技术;2004年01期
4 李虎生,杨明杰,刘润生;汉语数码语音识别自适应算法[J];电路与系统学报;1999年02期
5 江铭虎,朱小燕,袁保宗;语音识别与理解的研究进展[J];电路与系统学报;1999年02期
6 徐文盛,戴蓓倩,方绍武,李辉;基于连续HMM的孤立语音鲁棒性识别方法[J];电路与系统学报;1999年04期
7 史笑兴,顾明亮,王太君,何振亚;一种时间规整算法在神经网络语音识别中的应用[J];东南大学学报;1999年05期
8 张仁志,崔慧娟;基于短时能量的语音端点检测算法研究[J];电声技术;2005年07期
9 于拾全;景新幸;刘志国;;乐器音高检测方法的比较和精度分析[J];电声技术;2006年07期
10 谭乔来;钱盛友;陈亚琦;;一种改进阈值函数的小波语音去噪方法[J];电声技术;2008年02期
中国博士学位论文全文数据库 前2条
1 丁沛;语音识别中的抗噪声技术[D];清华大学;2003年
2 雷震春;支持向量机在说话人识别中的应用研究[D];浙江大学;2006年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 忻栋;支持向量机算法的研究及在说话人识别上的应用[D];浙江大学;2002年
2 于秀丽;对神经网络学习算法的研究[D];河北工业大学;2003年
3 陶智;基于人耳听觉掩蔽效应的语音增强的研究[D];苏州大学;2003年
4 朱淑琴;语音识别系统关键技术研究[D];西安电子科技大学;2004年
5 宋丽亚;基于小波变换的说话人语音特征参数研究[D];西安电子科技大学;2004年
6 常志国;说话人识别系统的研究与实现[D];上海师范大学;2004年
7 于俊凤;语音信号的识别与转换研究[D];成都理工大学;2004年
8 马俊;语音识别技术研究[D];哈尔滨工程大学;2004年
9 徐国庆;乐音识别技术研究及应用[D];重庆大学;2004年
10 刘俊华;基于神经网络和遗传算法的语音识别方法研究[D];湖南大学;2005年
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 李习武;王艳松;马艳丽;;基于遗传算法的配电网滤波装置的优化配置[J];电气应用;2008年10期
2 李欣;蒋平;徐杏桃;;模态分析法在无源滤波参数设计校核中的应用[J];江苏电机工程;2008年04期
3 王洵;黄克林;;自适应滤波去噪方法研究[J];北京印刷学院学报;2009年02期
4 刘光友;李智;卢均治;陈康;;一种参数调制的混沌保密通信方案的分析[J];航天制造技术;2007年04期
5 夏京祥;;改善搜索雷达角分辨率的卡尔曼法[J];火控雷达技术;1983年02期
6 安婷婷;张文梅;;双通带带通滤波器的分析与设计[J];测试技术学报;2009年04期
7 张爱民;张杭;陈德桂;李劲君;;基于系统辨识的电子设备建模及其应用[J];电工技术学报;2009年08期
8 李波;王冬霞;;MATLAB在CCS集成编程环境中应用的研究[J];渤海大学学报(自然科学版);2010年01期
9 何翼;;H桥型高压变频器输出滤波器设计[J];电力电子技术;2010年05期
10 王启祥;;有源RC滤波器设计程序“ACTFIL”简介[J];电声技术;1989年06期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 孙明轩;毕宏博;;自适应周期滤波器及其学习算法[A];浙江省信号处理学会2011学术年会论文集[C];2011年
2 罗曦;蒋平;;谐波谐振评估软件的开发与研究[A];中国高等学校电力系统及其自动化专业第二十四届学术年会论文集(下册)[C];2008年
3 王献峰;薛薇;石东;高建强;;滤波器在离散过程内模控制器设计中的应用[A];2006中国控制与决策学术年会论文集[C];2006年
4 杨裕媛;殷兴辉;;矩形波导E面滤波器参数性能分析[A];2009年全国微波毫米波会议论文集(上册)[C];2009年
5 邹秋滢;代洪涛;林成武;;变速恒频风力发电系统变流器输出滤波器的设计[A];2004中国控制与决策学术年会论文集[C];2004年
6 方朝龙;张耀举;;用振幅-相位杂化滤波器提高近场光存储系统的焦深[A];中国光学学会2010年光学大会论文集[C];2010年
7 姬晓飞;申东日;陈义俊;马君杰;;基于RBF神经网络的非线性系统自适应内模控制[A];2003中国控制与决策学术年会论文集[C];2003年
8 王进军;陈克安;陈国跃;;次级通路特性对有源控制系统中滤波器参数的影响[A];中国声学学会2007年青年学术会议论文集(上)[C];2007年
9 陈佳;陈建忠;赖鑫;梁昌洪;;腔体滤波器计算机辅助诊断与调谐[A];2009年全国微波毫米波会议论文集(下册)[C];2009年
10 谢立;田翔;陈耀武;;不确定离散时滞系统的鲁棒H_∞弹性滤波[A];2009年中国智能自动化会议论文集(第五分册)[东南大学学报(增刊)][C];2009年
中国重要报纸全文数据库 前10条
1 厉伟;本土民营创投六点经验[N];21世纪经济报道;2007年
2 金泽俭;委托加工并不等于被公开[N];中国知识产权报;2006年
3 金泽俭;生产制造导致的公开[N];中国知识产权报;2005年
4 孙忠法;我可以选择我的成功[N];中国人事报;2006年
5 李贤森;瑕疵赠品致人损害商场担责[N];法制日报;2006年
6 清华大学 刘加;识别语音的几种依据[N];计算机世界;2006年
7 本报记者 吴辉;李开复:我在Google很快乐[N];中国知识产权报;2006年
8 本报记者 刘洪宇;当机器听懂了我们的声音[N];辽宁日报;2008年
9 本报通讯员 李晓春;李开复讲述成长中的十个启发[N];科技日报;2009年
10 时秋文;李开复引发IT界大地震[N];证券日报;2005年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 黄丽霞;非特定人鲁棒性语音识别中前端滤波器的研究[D];太原理工大学;2011年
2 唐诗颖;基于LCL滤波器的单相并联有源滤波器控制技术研究[D];华中科技大学;2011年
3 朱红路;热工信号自适应滤波及其在建模与控制中的应用[D];华北电力大学(北京);2010年
4 钱可伟;基于LTCC技术的无源器件研究[D];电子科技大学;2012年
5 张丽霞;动力蓄电池组测试系统变流技术研究[D];华北电力大学(河北);2008年
6 朱永忠;无线通信系统中高选择性小型化带通滤波器的研究与设计[D];西安电子科技大学;2008年
7 郑博仁;高性能基片集成波导微波滤波器研究[D];电子科技大学;2012年
8 沈志;MC-QAM调制器信号处理关键技术的实现研究[D];华中科技大学;2011年
9 陈建文;基于余数系统的FIR滤波器的研究[D];华南理工大学;2010年
10 李荣强;基于基片集成波导的微波无源电路研究[D];电子科技大学;2011年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 王东伟;基于数字信号处理技术的蛋白质热点区域的预测[D];燕山大学;2011年
2 苏长远;基于改进型第二代CMOS电流传输器的滤波器研究与设计[D];西南交通大学;2010年
3 于海洋;托克托电厂600MW机组抑制次同步振荡方法研究[D];华北电力大学(河北);2010年
4 洪寒;基于PSO参数优化的滤波系统的研究[D];兰州理工大学;2011年
5 田光飞;不确定离散系统的H_∞非脆弱滤波器的设计[D];南京理工大学;2010年
6 张勇;多模多频无线收发机中模拟信道选择滤波器设计研究[D];华东师范大学;2010年
7 武丽芳;基于环形集成LC元件的平面EMI滤波器研究[D];南京航空航天大学;2011年
8 刘琦;超短波中频数字化接收机的设计与实现[D];西安电子科技大学;2010年
9 陈建忠;微波多工滤波器的研究与设计[D];西安电子科技大学;2010年
10 段晓燕;无线线通信中的微带双频滤波器的研究[D];大连海事大学;2010年
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62791813
  • 010-62985026