پایان نامه حذف بهینه نویز صنعتی با استفاده از فیلترهای تک‌کاناله

عنوان پایان نامه: حذف بهینه نویز صنعتی با استفاده از فیلترهای تک‌کاناله

پایان‌نامه دوره کارشناسی ارشد مهندسی برق-الکترونیک

قالب بندی: word

تعداد صفحات: 86

شرح مختصر: یکی از موضوعات مهم پردازش سیگنال، کاهش و حذف نویز ناخواسته از سیگنال اصلی و بهبودآن است. تکنیک‌های بهبودمی‌توانند به دو گروه تک‌کاناله و چندکاناله تقسیم شوند. سیستم‌های تک‌کاناله، متداولترین نوع الگوریتم‌های بلادرنگ می‌باشد چرا که به سادگی قابل پیاده‌سازی هستند و به طور نسبی هزینه آنها کمتر از سیستمهایی با چند کانال ورودی می‌باشد. در میان روش‌های تک‌کاناله حذف نویز، روش فیلتر کالمن و فیلتر ذره­ای به دلایل متعددی از جمله توانایی بالا در حذف نویز و سرعت بالای الگوریتم از اهمیت زیادی برخوردار هستند. مهمترین چالش در روش کالمن و نیز فیلتر ذره‌ای، نداشتن تخمین درست از پارامترهای صوت و نویز می‌باشد. که بدلیل تخمین نادقیق مقداری نویز باقی می‌ماند. در این رساله یک فیلتر ذره‌ای بر اساس جداسازی فریم­های صوتی از غیر­صوتی و نسبت مقادیر متفاوت تعداد ذره و مرتبه برازش خودکار به این فریم­ها ارائه می­گردد که حجم محاسبات را به شدت کاهش داده در حالی­که کیفیت به دست آمده به صورت محسوس تغییر نمی­کند. این گفته‌ها با معیارهای ذهنی و عینی تایید می‌شوند.

فهرست مطالب:

فهرست جدول‌ها

فهرست شکل‌‌ها‌د

فصل 1- مقدمه 1

1-1- تعریف مسئله. 1

1-2- راهکارهای موجود. 2

1-3- خلاصه کارهای انجام گرفته. 4

1-4- هدف تحقیق.. 5

1-5- فصل بندی پایان‌نامه. 6

فصل 2- روشهای مختلف بهبودگفتار. 7

2-1- پیش زمینه‌های تئوری سیگنال گفتار8

2-2- نویز و انواع آن.. 14

2-4- روش تفریق طیفی.. 19

2-4-1- اصول پایه جداسازی طیفی.. 19

2-5- فیلتر وینر23

2-5-1- فیلتر وینر در حوزه زمان.. 24

2-6- روش هایبرپایه یمدلهایآماری.. 26

2-6-1- تخمینگر حداکثر شباهت... 26

2-7- الگوریتمهای زیرفضایی.. 29

فصل 3- فیلتر کالمن متوالی.. 30

3-1- مقدمه........ 31

3-2- تئوری فیلترکالمن.. 31

3-3- انواع فیلترکالمن.. 34

3-3-1- فیلتر کالمن در حوزه زمان ارائه شده توسط پالیوال.. 34

3-4- فیلتر کالمن متوالی برای حذف نویز رنگی.. 35

3-5- الگوریتم بر پایه EM... 41

3-5-1- قسمت تخمین حالت (قدمE)42

3-5-2- بازگشتی روبه جلو. 42

3-5-3- بازگشتی روبه عقب... 42

3-5-4- تخمین پارامترها )قدم M)43

فصل 4- فیلتر ذره ای 45

4-1- مقدمه........ 46

4-2- فرموله کردن مسئله. 47

4-2-1- مدل GAR......... 47

4-2-2- مدل فضای حالت 48

4-3- EM تحمیلی متوالی.. 49

4-3-1- قدم E.. 50

4-3-2- قدم M... 50

4-4- قدم E استنتاج با استفاده از RBPF. 50

4-5- روش پیشنهادی.. 52

فصل 5- روش های ارزیابی کیفیت گفتار. 55

5-1- اندازه­گیری Subjective کیفیت گفتار56

5-2- SNR کلی(OSNR)56

5-2-1- اندازه گیری ایتاکورا-سایتو (IS)57

5-2-2- شیب طیفی وزندار(WSS)57

5-2-3- اندازه‌گیری اعوجاج طیفی Bark اصلاح شده (MBSD)58

5-3- SNR متوسط تکه ای.. 58

5-4- الگوریتم PESQ.. 59

5-5- لگاریتم نسبت مساحت (LAR)59

فصل 6- آزمون الگوریتمها60

6-1- نتایج آزمایشگاهی.. 61

فصل 7- نتیجه گیری 66

7-1- نتیجه­گیری 67

7-2- پیشنهادات 67

فهرست مراجع.. 69

واژه نامه فارسی به انگلیسی.. 72

واژه نامه انگلیسی به فارسی..

 فهرست شکل‌‌ها

 شکل ‏1‑1: نویز جمع‌شونده پشت‌زمینه......................................2

شکل1-2: تداخل ویرانگر...................................3

شکل2-1: شکل موج زمانی جمله "The wife helped her husband" ...........................7

شکل2-2: یک تصویر مقطعی از آناتومی تولید صوت......................................8

شکل 2-3: طرحی از تارهای صوتی که پایین حنجره وجود دارند....................9

شکل2-4: شکل موج هوای نای. دوره پیچ با T نشانه گذاری شده است.................................9

شکل 2-5: نمودار شکل موج جریان هوایی نای و طیف آن..................................11

شکل2-6: طیف شکل موج نای، پاسخ فرکانسی تارهای صوتی، طیف گفتار خروجی.............12

شکل2-7: شکل موج زمانی و طیف مصوت /eh/..........................................13

شکل 2-8:شکل موج و طیف نویز خودرو.............................................14

شکل 2-9:شکل موج و طیف نویز رستوران.....................................15

شکل2-10: شکل موج و طیف نویز قطار.............................................15

شکل2-11: طیف نویز سفید..............................................16

شکل2-12: طیف نویز صورتی.............................................17

شکل2-13: شکل موج زمانی نویز صنعتی................................................17

شکل2-14: طیف نویز صنعتی.............................................18

شکل2-15: فرم عمومی الگوریتم تفریق طیفی..............................................23

شکل 2-16: نمودار مسئله فیلترینگ آماری....................................... ........24

شکل 2-17: نمودار مدل مخفی مارکوف........................................34

شکل3-1 عملیات تطبیقی فیلتر کالمن........................................................36

شکل3-2: شکل موج سیگنال گفتار تمیز به طول 3 ثانیه....... .......................37

شکل3-3: شکل موج سیگنال گفتار نویزی 5 دسی بل.... ..............................38

شکل3-4: شکل موج سیگنال گفتار بهبود یافته با روش کالمن رنگی برداری.......................44

شکل3-5: شکل موج سیگنال گفتار بهبود یافته با روش کالمن رنگی عددی........................44

شکل3-6: سیگنال گفتار نویزی با SNR 5 دسی­بل ورودی................................................48

شکل3-7: شکل موج سیگنال گفتار بهبود یافته با روش KEM..............................48

شکل4-1: نمودار روش پیشنهادی برای فیلتر ذره­ای................................................57

شکل6-1: مقایسه بین حالت نویزی و ایده­آل در برابر نویز سفید.............................65

شکل6-2: مقایسه بین حالت نویزی و ایده­آل در برابر نویز رنگی.......................................65

شکل6-3: مقایسه بین حالت نویزی و ایده­آل در برابر نویز صنعتی..............................56

شکل6-4: مقایسه بین الگوریتم­های مختلف در برابر نویز سفید..................................66

شکل6-5: مقایسه بین الگوریتم­های مختلف در برابر نویز رنگی...........................66

شکل6-6: مقایسه بین الگوریتم­های مختلف در برابر نویز صنعتی...................67

شکل6-7: مقایسه روش KEM با دیگر روش­های متداول ......................................70

شکل6-8: مقایسه روش RBPF+EM با دیگر روش­های متداول...........................71