語(yǔ)音信號(hào)的壓縮感知研究及其在語(yǔ)音編碼中的應(yīng)用.pdf

1、壓縮感知足針對(duì)稀疏信號(hào)或者可壓縮信號(hào)進(jìn)行采集的一種新理論，在采樣的同時(shí)對(duì)信號(hào)進(jìn)行壓縮。此理論極大豐富了信號(hào)的獲取理論，為其它的相關(guān)領(lǐng)域的科學(xué)研究提供了新思路、新理論和新指導(dǎo)，壓縮感知理論在信號(hào)的處理領(lǐng)域具有突出的優(yōu)點(diǎn)和廣闊的應(yīng)用前景。目前此領(lǐng)域仍然有許多問(wèn)題值得大家進(jìn)行研究，重建算法是其中最為關(guān)鍵的一部分，它對(duì)于壓縮后信號(hào)的重建和采樣過(guò)程的準(zhǔn)確性都有著極其重要的意義。
　　 本論文對(duì)壓縮感知理論和語(yǔ)音壓縮編碼進(jìn)行了系統(tǒng)地研究學(xué)習(xí)

2、，運(yùn)用了DCT稀疏基和小波稀疏基對(duì)語(yǔ)音信號(hào)是否可以稀疏表示進(jìn)行了證明。研究和討論了在8kHz采樣下對(duì)于語(yǔ)音信號(hào)選擇多大的稀疏K最為理想，在滿足短時(shí)平穩(wěn)性的前提下，幀長(zhǎng)選取多大最為適宜；在測(cè)量矩陣方面，對(duì)測(cè)量矩陣進(jìn)行了QR分解；在重構(gòu)算法方面，首先使用了OMP算法對(duì)語(yǔ)音信號(hào)進(jìn)行重構(gòu)，然后圍繞貝葉斯算法展開(kāi)更為深入的探討，把貝葉斯理論運(yùn)用到語(yǔ)音重構(gòu)方面，運(yùn)用了稀疏貝葉斯壓縮感知算法，快速貝葉斯匹配追蹤算法(FBMP)和基于小波樹(shù)結(jié)構(gòu)的貝葉斯

3、算法(TSW-CS)。主要完成工作如下：
　　 首先介紹了語(yǔ)音信號(hào)處理的基本知識(shí)，再對(duì)語(yǔ)音信號(hào)是否可以稀疏表示進(jìn)行了驗(yàn)證，運(yùn)用了DCT變換和小波變換兩種方法，證明了語(yǔ)音信號(hào)是可以壓縮的，為運(yùn)用壓縮重構(gòu)算法鋪平了道路，奠定了基礎(chǔ)。然后在滿足語(yǔ)音短時(shí)平穩(wěn)性條件下，在8kHz采樣條件下，對(duì)于如何選取稀疏K和幀長(zhǎng)，使重構(gòu)性能最理想，進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)論證。
　　 運(yùn)用了貪婪迭代算法中的OMP重構(gòu)算法對(duì)語(yǔ)音信號(hào)進(jìn)行了重構(gòu)，此種方法較為普遍

4、，缺點(diǎn)是重構(gòu)精度不高。本論文提出了在貝葉斯框架下，用貝葉斯理論的觀點(diǎn)對(duì)語(yǔ)音信號(hào)的壓縮感知做出了一種全新的解釋。使用了貝葉斯算法和FBMP算法分別對(duì)帶噪聲的語(yǔ)音信號(hào)進(jìn)行重構(gòu)，結(jié)果證明重構(gòu)精度得到一定的提高，具有一定的效果。
　　 最后結(jié)合小波樹(shù)結(jié)構(gòu)，蒙特卡洛馬爾科夫(MCMC)方法，在貝葉斯框架下，運(yùn)用了TSW-CS算法，對(duì)語(yǔ)音進(jìn)行重構(gòu)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，使用該方法對(duì)語(yǔ)音信號(hào)進(jìn)行重構(gòu)，重構(gòu)誤差小，精確度高，重構(gòu)的平均幀信噪比接近19.