基于人耳聽覺機(jī)理的雙耳聲源定位研究.pdf

1、聲源定位在軍事、語音識(shí)別和語音增強(qiáng)等領(lǐng)域都具有重要的理論意義和實(shí)際應(yīng)用價(jià)值。同時(shí)，它在完善機(jī)器人智能和擴(kuò)展應(yīng)用領(lǐng)域方面也具有深遠(yuǎn)的理論和實(shí)踐意義。對(duì)于聲源定位，系統(tǒng)簡單、定位準(zhǔn)確、計(jì)算量小和抗噪性能等是聲源定位研究的關(guān)鍵問題。
　　 本論文以人耳聽覺機(jī)理為基礎(chǔ)，結(jié)合Jeffress的神經(jīng)“巧合假說”模型，采用兩個(gè)傳聲器對(duì)噪聲環(huán)境下的聲源定位進(jìn)行了深入的理論及實(shí)驗(yàn)研究。為擴(kuò)大其應(yīng)用范圍奠定了理論基礎(chǔ)。
　　 本文的創(chuàng)新性工

2、作包括：
　　 1、研究了小波閾值去噪的方法，分析了含噪聲信號(hào)的小波濾波特性，噪聲在小波分解下的特性以及聲源定位中噪聲的復(fù)雜性和噪聲在小波變換中的特點(diǎn)。從小波分解結(jié)構(gòu)的角度對(duì)全局閾值方法進(jìn)行了改進(jìn)，提出了一種改進(jìn)的基于二次小波分解全局閾值的聲音去噪處理方法。為了驗(yàn)證該方法的有效性，在不同的信噪比下，分別與不同閾值方法進(jìn)行了對(duì)比實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，基于二次小波分解全局閾值的聲音去噪的效果最好。該方法提高了信噪比，去除了大部分噪聲，

3、同時(shí)有效信號(hào)的能量也相當(dāng)完整地保留下來，同時(shí)還能夠很好地解決噪聲對(duì)聲音信號(hào)的干擾問題。
　　 2、通過利用混合聲音信號(hào)在頻域內(nèi)保持各自主頻成分不變的特性，提出了一種基于主頻分離的雙耳聲源定位的方法。在主頻不變?cè)瓌t的基礎(chǔ)上，研究了主頻分離的基本原理，對(duì)給定混合聲音信號(hào)和實(shí)時(shí)采集的混合音信號(hào)分別進(jìn)行了主頻分離實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：該原理能夠有效地實(shí)現(xiàn)混合聲音信號(hào)主頻成分的分離。建立了由兩個(gè)傳聲器、兩只聲卡和一臺(tái)計(jì)算機(jī)等硬件組成的聲源定

4、位系統(tǒng)，解決了采用兩只聲卡采集聲音信號(hào)的關(guān)鍵性問題。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：該聲源定位方法能夠有效地實(shí)現(xiàn)單個(gè)聲源以及兩個(gè)混合聲源的方位估計(jì)。
　　 3、基于人耳聽覺機(jī)理的頻率分析特性以及聲音信號(hào)過零點(diǎn)特性，提出了一種分頻過零點(diǎn)探測的雙耳聲源定位的方法。在研究雙耳聽覺過零點(diǎn)探測的基礎(chǔ)上，研究了分頻過零點(diǎn)探測的雙耳聲源定位的算法。根據(jù)主頻探測原則，即探測占據(jù)優(yōu)勢(shì)頻率信號(hào)的過零點(diǎn)原則，推導(dǎo)出了各通道濾波信號(hào)信噪比(SNR)與ITD的采樣偏差和通

5、道濾波信號(hào)中心頻率的關(guān)系。設(shè)計(jì)了基于分頻過零點(diǎn)探測的雙耳聲源定位的實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)?；谌硕穆犛X機(jī)理的頻率分析特性，設(shè)計(jì)了聽覺帶通濾波器；建立了聲音信號(hào)實(shí)時(shí)采集系統(tǒng)；設(shè)計(jì)了雙耳聲源定位的流程。分別對(duì)單個(gè)聲源、兩個(gè)混合聲源以及三個(gè)混合聲源進(jìn)行定位實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：1)具有加權(quán)SNR的ZCTD 方法對(duì)各種單聲源以及多個(gè)聲源都能獲得準(zhǔn)確的ITD估計(jì)；2)由于采用SNR加權(quán)的ZCTD方法，噪聲對(duì)ITD 影響不大；3)與互相關(guān)(CC)方法相比，ZCT