非线性Hopf耳蜗滤波器的应用研究.pdf

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1、非线性HOPF耳蜗滤波器的应用研究摘要众所周知，人耳对声音的体验是丰富多彩的，并且对语音信号有着独特的辨别、分析与学习能力，它能在极低的信噪比情况下，有效的提取目标语音内容，并且可以依赖已有的知识背景对语音信号进行判断处理。人类的听觉系统的鲁棒性和抗噪能力都非常的强，目前所研制的任何一种语音识别系统都远比不上。因此基于人耳听觉模型的语音特征提取方法日益受到的人们的重视。本文在TaraJuliaHamiliton等人基于Hopf滤波器实现的生物耳蜗听觉模型的硬件电路上，提出了一种Hopf语音特征参数提取的方法。该方法使用了Hopf滤波器

2、组，并且根据耳蜗的基底膜特性选定和调整中心频率与带宽，测试语音将通过滤波器组得到的多维听觉特征向量，经过离散余弦变换，得到用于表征语音信号的系数，这样提取的语音信号特征更符合入耳听觉特性，并应用于以下两个方面：1．本文针对语音识别系统中的噪音鲁棒性和多变性问题，将Hopf特征参数用于孤立汉字的语音识别仿真系统。系统采用了自行录制的孤立汉字的语音库，对输入的语音信号经行预处理后，再进行特征提取，模式识别采用的是DTW识别算法。实验结果表明，在低信噪比的情况下。提取的Hopf非线性HOPF耳蜗滤波器的应用研究特征参数相对于传统的MFCC参

3、数和LPCC参数，具有较好的抗噪性能，系统的识别率和鲁棒性具有明显提高。2．针对目前神经性受损的聋人无法接受人工耳蜗的植入，和目前人工耳蜗存在的费用昂贵，手术风险大的背景下，将提取的Hopf特征参数用于实验室开发设计的触觉替代的硬件电路中。触觉替代就是利用皮肤的触觉来感受来代替人耳的听觉感受。实验的结果表明，用手指感受电极电路的刺激，可以辨析常用汉字的语音信息，经过长期的训练，记忆，学习，就可以达到辨声的效果。关键字：Hopf特征参数，语音识别，触觉替代，鲁棒性ⅡRESEARCHANDAPPLICATIONOFNONLINEARHOP

4、FCOCHLEARFIIJER’SABSTRACTAsWeallknow，thehumanearhavearichandcolorfulexperiencetothevoice，andhaveuniqueabilityforspeech’Sdiscrimination,analysisandlearning．Inthelowsignaltonoiseratio(SNR)，itcanextracttargetcontenteffectively,andprocessthevoicesignalrelyingontheexistingkn

5、owledgebackground．Therobustnessandnoiseimmunityofthehumanauditorysystemareverystrong．Atpresent，theexistingspeechrecognitionsystemsarehardtobecomparedwithit．SoWebecometopaymoreattentiontothespeechfeatureextractionmethodbasedonthehumanearauditorymodel．ThispaperproposesaHo

6、pfcharacteristicparametersextractionmethod，whichisbasedonthehardwarecircuitofbiologicalcochleaauditorymodelproposedbyTaraJuliaHamilitoneta1．ThishardwarecircuitofbiologicalcochlearmodelisrealizedthroughtheHopffilters．Wecalculatethecenterfrequencyandbandwidthaccordingtoth

7、echaracteristicsofthecochlea’Sbasementmembrane．ThetestspeechviaHopffilterbankscanextractmultidimensionalauditoryfeaturevector．AfterthesefeaturevectorspassedthroughDiscreteCosineTransform(DCT)，Wewillgetcoefficientsofthecharacterizationofthespeechsignal．Thustheextractedch

8、aracteristicsofspeecharemoreconsistentwiththehumanauditory，andthenappliedtothefollowingtwoaspects：Ⅲ8⋯2眦0㈣2㈣9㈣2