基于小波分析的语音信号去噪处理的研究

单位代码：005分类号：TN延安大学西安创新学院本科毕业论文（设计）题目：基于小波分析的语音信号去噪技术研究专业：电子信息工程姓名：王明学号：1043132034指导教师：黄同职称：讲师毕业时间：二〇一四年六月基于小波分析的语音信号去噪技术研究摘要：本论文利用小波在语音信号去噪方面的良好应用，首先对小波信号进行分析，并用傅立叶变换与小波变换进行比较，发现他们的相同点与不同点，对小波基分析，发现小波基的选取对去噪效果没有太大的影响；后对阈值法分析，发现阈值法具有计算量小、去噪效果好的特点，并且在阈值法中，阈值的选取直接关系到去噪效果的优劣。本论文重点使用小波阈值法，针对不同的阈值函数、阈值处理方法及小波函数做出了选取；针对阈值法中高频信号失真的缺点，我们对小尺度上的小波系数做谱减法预处理；之后以一个小阈值去除剩余噪声，大尺度上仍然利用阈值法处理。经过仿真实验表明，这种处理方法较传统的小波阈值法，保留了更多有用信号，减小了去噪后语音信号的失真。关键词：小波分析；阈值去噪；谱减法。Researchonspeechsignalde-noisebasedonthewaveletanalysisAbstract：Thisthesistakesadvantageofthewaveletinspeechsignaldenoisingofgoodapplication.Foronething,weanalyzethewaveletsignal,comparingtheFuLiyetransformwithwavelettransformtofindtheirsameanddifferentpoints.Onwaveletbasisanalysis,wefoundthattheselectionofwaveletbasehasnotenoughinfluenceondenoisingeffect.Afterwemakeananalysisonthethresholdvaluemethod,foundingthethresholdmethodhassmallcomputationandgoodde-noisingeffectcharacteristics.Andinthethresholdmethod,theselectionofthresholdvalueisdirectlyrelatedtothedenoisingeffect;Thisthesisfocusesontheuseofwaveletthresholdingmethod,accordingtothedifferentthresholdfunctionandthresholdprocessingmethodandwaveletfunctiontomakeachoice;Aimingattheshortcomingofthehighfrequencysignaldistortioninthresholdmethod,wedotosmallscalewaveletcoefficientsofspectralsubtractionpretreatmentandthentoasmallthresholdtoremoveresidualnoise,largescalestillusingthemethodofthresholdprocessing.Afterthesimulationexperimentindicatedthat,thismethodcomparetothetraditionalwaveletthresholdmethodretainingmoreoftheusefulsignalandreducingthenoiseafterthespeechsignaldistortion.Keywords:Waveletanalysis;Thresholdde-noising;Spectralsubtraction.目录1引言.............................................................................................................................12小波分析.....................................................................................................................22.1傅立叶变换.......................................................................................................22.2小波变换...........................................................................................................32.3傅立叶变换与小波变换的比较......................................................................53小波去噪基本理论.....................................................................................................63.1信号和噪声在小波域的传播特性..................................................................63.2小波基的选取..................................................................................................63.3小波阈值去噪及通用阈值法(sqtwolog原理).............................................83.4小波阈值处理方法...........................................................................................94基于小波分析的语音信号去噪...............................................................................104.1语音信号特性与噪声特性............................................................................104.1.1语音信号特性......................................................................................104.1.2语谱图..................................................................................................114.1.3噪声特性..............................................................................................124.2语音去噪效果评价........................................................................................134.3小波阈值法语音去噪仿真实验....................................................................144.3.1不同小波基的比较..............................................................................144.3.2不同阈值处理方法的比较..................................................................154.3.3不同阈值选取方法的比较..................................................................164.3.4小波阈值法总结..................................................................................174.4小波阈值法与谱减法相结合的语音去噪....................................................174.4.1小波阈值法的缺点和谱减法的介绍..................................................174.4.2利用谱减法进行预处理后的小波阈值去噪......................................205结论...........................................................................................................................23参考文献......................................................................................................................24致谢..........................................................................................................................25附录............................................................................................................................26延安大学西安创新学院本科毕业论文（设计）11引言语音信号处理是信息高速公路、多媒体技术、办公自动化、现代通信及智能系统等新兴领域应用的核心技术之一，它主要包括语音通信、合成、识别和增强(去噪)等方面。在各种语音处理系统的实际应用中，由于噪声的存在会使语音处理系统的性能恶化,语音增强是解决噪声污染的一种有效方法，它的一个主要目标是从带有噪声的语音信号中提取尽可能纯净的原始语音信号。然而，由于干扰通常都是随机的，因而从带有噪声的语音中提取完全纯净的语音信号几乎是不可能的，这样，语音增强的主要目的是改进语音质量，消除环境噪声，也就是从带噪语音信号中滤除噪声，提高语音信号的信噪比[1]。在许多情况下，我们所关心的语音信号常常会被其它信号所污染，即在我们所关心的语音信号中掺杂着噪音，干扰了我们的听辨。这对我们听出语音信号中夹带的有效信息带来了很大困难，在不少领域里影响人们的工作效果[2]，例如：公安领域：公安干警往往会窃听犯罪嫌疑人的对话。由于周围环境的影响、所用设备的限制和犯罪嫌疑人讲话的清晰程度，使得入录的语音信号或多或少会受到噪音的干扰。这对听清楚犯罪嫌疑人话中的意思，知道他们的意图带来了很大的困难。如果我们能去除语音信号中的背景噪音，提高语音信号的信噪比，就能使