室内环境下基于麦克风阵列的语音增强算法研究

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1、分类号TN91学校代码10590UDC621.3密级公开深圳大学硕士学位论文室内环境下基于麦克风阵列的语音增强算法研究张蒙学位类别工程硕士专业名称电子与通信工程学院（系、所）信息工程学院指导教师吉建华教授伍守豪高工原创性声明本人郑重声明：所呈交的学位论文室内环境下基于麦克风阵列的语音增强算法研究是本人在导师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品或成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本声明的法律结果由本人承担。论文作者签名：日期：年月日室内环境下基于麦克风阵列的语音增强算法研究摘要在

2、室内环境中，麦克风拾取语音信号时不但受到环境噪声（如散射噪声）和方向性噪声的干扰，还会受到房间混响的影响。在众多基于麦克风阵列的语音增强算法中，基于传递函数卷积混合的广义旁瓣抵消算法(ConvolutiveTransferFunctionGeneralizedSidelobeCanceller,CTF-GSC)能够有效地对方向性噪声进行抑制而不受混响的影响。但对于散射噪声，该方法的降噪效果明显下降。而基于单通道维纳滤波的后置滤波算法能够在保持较小的失真情况下最大程度的对散射噪声进行消除，并且已广泛应用于各种基于麦克风阵列的语音增强系统中。因此，针对室内环境下的各种噪声及混响，本文着重研究了基于

3、单通道维纳滤波的后置滤波算法与CTF-GSC算法。本课题来源于深圳清华大学研究院承担的深圳市技术创新计划项目——智能数字电视中阵列数字语音处理技术研发，项目编号：CXZZ20130517113418268。本文做了以下工作：1)对后置维纳滤波算法进行了研究。针对传统的后置维纳算法在低信噪比处增强的语音失真严重问题，本文给出了一种改进的后置维纳滤波算法。通过基于LabVIEW的音频采集系统采集实际环境中的语音信号进行仿真实验，仿真结果表明改进后的算法能够在损失很小的语音信噪比增量的情况下降低了语音信号的失真程度，增强的语音听起来更自然。在白噪声环境中，经改进后算法增强后的语音信号分段信噪比的平均

4、增量要比传统算法提高了0.02dB，但信号失真度平均降低了3.15%。2)针对混响环境中方向性噪声，本文提出子带CTF-GSC算法，该算法对CTF-GSC算法中的噪声消除模块采用了子带自适应滤波。仿真实验结果表明，本文提出的子带CTF-GSC算法提高了降噪能力，降低了计算复杂度，从而提高了算法的收敛速度。3)在室内环境下，针对散射噪声、方向性噪声和混响对语音增强系统的影响，本文在子带CTF-GSC的基础上，将基于改进后维纳滤波的后置滤波算法与子带CTF-GSC算法相结合，得到了一种改进的CTF-GSC算法。仿真结果表明，该算法能够在混响比较强的环境中对方向性噪声进行有效的抑制，同时对散射噪声的

5、降噪效果比较明显。关键词：麦克风阵列；语音增强；维纳滤波算法；CTF-GSC；混响IResearchofSpeechEnhancementAlgorithmBasedonMicrophoneArrayinIndoorEnvironmentsAbstractInindoorenvironments,thespeechsignalreceivedbymicrophoneisinfluencedbyenvironmentnoise(e.g.diffusenoise),directionalnoiseandreverberation.Amongtheexistingmicrophonearrayspe

6、echenhancementalgorithms,theConvolutiveTransferFunctionGeneralizedSidelobeCanceler(CTF-GSC)candecreasethedirectionalnoiseeffectivelywhileunaffectedbyreverberation.However,theCTF-GSCcannotbeappliedtoanenclosedenvironment.Thepostfilteringalgorithmbasedonsinglechannelwienerfiltercandecreasediffusednois

7、elargelywhilekeepaminimumsignaldistortion.Thisalgorithmhasbeenappliedtomanymicrophonearrayspeechenhancementsystems.Aimingatthenoisesandreverberation,thispapergaveemphasistostudythepostfilteringalgorit