面向内容的语音信号压缩感知研究-信号处理.pdfVIP

第２８卷　第６期 信 号 处 理 Ｖｏｌ．２８　Ｎｏ．６ ２０１２年６月 ＳＩＧＮＡＬＰＲＯＣＥＳＳＩＮＧ Ｊｕｎ．２０１２ 面向内容的语音信号压缩感知研究 高　畅　李海峰　马　琳 （哈尔滨工业大学计算机学院，黑龙江 哈尔滨１５０００１） 摘　要：压缩感知理论依据信号的稀疏性质进行压缩测量，将信号的获取方式从对信号的采样上升为对信息的感 知，是信号处理领域的一场革命。本文提出一种基于非确定基字典（ＵｎｃｅｒｔａｉｎｔｙＢａｓｉｓＤｉｃｔｉｏｎａｒｙ，ＵＢＤ）对语音信号 进行稀疏表示的方法，将压缩感知理论应用于对语音信号稀疏表示的压缩，并提出了基于求解线性规划问题的 方法重构语音信号的算法。通过语音识别、话者识别和情感识别实验，从面向内容分析的角度，研究这种基于压 缩感知理论的信息感知方法是否保留了语音信号的主要内容。实验结果表明，语音识别、话者识别和情感识别的 准确率，与目前这些领域研究方法得到的结果基本一致，说明基于压缩感知理论的信息感知方法能够很好地获 取语音信号的语义、话者和情感方面的信息。 关键词：压缩感知；语音信号；稀疏表示；线性规划；信息感知 中图分类号：ＴＰ３９１．４２　　文献标识码：Ａ　　文章编号：１００３－０５３０（２０１２）０６－０８５１－０８ ＣｏｎｔｅｎｔｂａｓｅｄＣｏｍｐｒｅｓｓｉｖｅＳｅｎｓｉｎｇｆｏｒＳｐｅｅｃｈＳｉｇｎａｌ ＧＡＯＣｈａｎｇ　ＬＩＨａｉｆｅｎｇ　ＭＡＬｉｎ （Ｓｃｈｏｏｌｏｆｃｏｍｐｕｔｅｒｓｃｉｅｎｃｅａｎｄｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，ＨａｒｂｉｎＩｎｓｔｉｔｕｔｅｏｆＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｈａｒｂｉｎ１５０００１，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：　Ｃｏｍｐｒｅｓｓｉｖｅｓｅｎｓｉｎｇｔｈｅｏｒｙｃｏｍｐｒｅｓｓｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔｓｕｓｉｎｇｓｐａｒｓｉｔｙｏｆｓｉｇｎａｌ，ｃｈａｎｇｅｓｔｈｅｍｅｔｈｏｄｏｆｓｉｇｎａｌｏｂ ｔａｉｎｉｎｇｆｒｏｍｓｉｇｎａｌｓａｍｐｌｉｎｇｔｏｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎｓｅｎｓｉｎｇ，ａｎｄｉｓａｒｅｖｏｌｕｔｉｏｎｏｆｓｉｇｎａｌｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ．Ｔｈｅｓｐｅｅｃｈｓｉｇｎａｌｉｓｓｐａｒｓｅｒｅ ｐｒｅｓｅｎｔｅｄｂａｓｅｄｏｎＵｎｃｅｒｔａｉｎｔｙＢａｓｉｓＤｉｃｔｉｏｎａｒｙｐｒｏｐｏｓｅｄｉｎｔｈｉｓｐａｐｅｒ，ｔｈｅｓｐａｒｓｅｒｅｐｒｅｓｅｎｔａｔｉｏｎｏｆｓｐｅｅｃｈｓｉｇｎａｌｉｓｃｏｍ ｐｒｅｓｓｅｄｂｙｃｏｍｐｒｅｓｓｉｖｅｓｅｎｓｉｎｇｔｈｅｏｒｙ，ａｎｄｐｒｏｐｏｓｅｓａｎｓｐｅｅｃｈｓｉｇｎａｌｒｅｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎａｌｇｏｒｉｔｈｍｂａｓｅｄｏｎｔｈｅｍｅｔｈｏｄｏｆｓｏｌ ｖｉｎｇｌｉｎｅａｒｐｒｏｇｒａｍｍｉｎｇｐｒｏｂｌｅｍ．Ｔｈｒｏｕｇｈｔｈｅｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔｓｏｆａｕｄｉｏ，ｓｐｅａｋｅｒａｎｄｅｍｏｔｉｏｎｒｅｃｏｇｎｉｔｉｏｎ，ｗｅｒｅｓｅａｒｃｈｔｈａｔｔｈｉｓ ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎｓｅｎｓｉｎｇｍｅｔｈｏｄｂａｓｅｄｏｎｃｏｍｐｒｅｓｓｉｖｅｓｅｎｓｉｎｇｔｈｅｏｒｙｗｅａｔｈｅｒｐｒｅｓｅｒｖｅｓｔｈｅｍａｉｎｃｏｎｔｅｎｔｆｒｏｍｔｈｅａｎｇｌｅｏｆｃｏｎ ｔｅｎｔｂａｓｅｄａｎａｌｙｓｉｓ．Ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗｔｈａｔｔｈｅｐｒｅｃｉｓｉｏｎｏｆａｕｄｉｏ，ｓｐｅａｋｅｒａｎｄｅｍｏｔｉｏｎｒｅｃｏｇｎｉｔｉｏｎｉｓｇｅｎｅｒａｌｔｈｅ ｓａｍｅｗｉｔｈｍｅｔｈｏｄｓｉｎｔｈｅｓｅｒｅｓｅａｒｃｈｄｏｍａｉｎ，ａｎｄｐｒｏｖｅｓｔｈａｔｉｔｃａｎａｃｑｕｉｒｅｔｈｅａｕｄｉｏ，ｓｐｅａｋｅｒａｎｄｅｍｏｔｉｏｎｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎｏｆ ｓｐｅｅｃｈｓｉｇｎａｌｕｓｉｎｇｔｈｅｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎｓｅｎｓｉｎｇｍｅｔｈｏｄｂａｓｅｄｏｎｃｏｍｐｒｅｓｓｉｖｅｓｅｎｓｉｎｇｔｈｅｏｒｙ． Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：　ｃｏｍｐｒｅｓｓｉｖｅｓｅｎｓｉｎｇ；ｓｐｅｅｃｈｓｉｇｎａｌ