小波变换用于信号突变的检测

发布时间:   来源:文档文库   
字号:



波变换信号突变检测



西

西安电子
绍了变的检测原出了小波变换的


语音
的基音检为一个用实文中得方法相之处
小波

论与验表利用换检测基音与传统
处理检测



号突变的检始终信号处理领域重要的研究之一其常用的传统学工具为
短时
,
变换


短时

换的一个主要缺点是的形长短一旦
,

,
中时率分率便定不并受不确定原理即等式的限
,
这一使得短时

分析不能高分辨率分析的需要确定号的


变换用于检测号突原理一个速实现应用实一原理实现算的正确

基音检测作为
信号突变
小波变换

家自学基金家教委博士点基金资助项


西安科技大学副教
西安电子科技大硕士戴善荣海大学教易克西安电子科技
教授

俊等换用号突



均方积一维

足允性条
,


,子的,

,作压扩
扩后的,



,




位置
,
的小波换定川闭

,


,


,

,
,

,

式中

,
,
卷积

,

称为小波简称小波
尺度是在实连续取
,

为方便以以

,
方式离散地
,
数集合
,

,


,
,
换式成立的条在重构小变换满

逆变换式







下同
,

此时对式换并结合可导出

,

,


小波变换号突检测的小波变换有许多有用的一个实


这里论有号突检测

们称

要其
,






表示激响应

的阶数

光滑数的能量通集中在低
,
也可看成一低通滤波器
如果择小波为光滑数的一阶导数


应满足允性条


同样







寸式
,
写成

,
,
,


嘿单







即小波



,
在尺度





平滑后的一阶导
变点


与信
的波形可清楚地

,

极大

点对应于如果选择小

,


为光滑数的一阶导数则由小波变换的幅点可检测到
的突

,


,
小波号突变检测的基本原理
变换快速



的突

对应
,
由式
,

小波变换就是一个线
,
,
的突也是
算子它在不同尺下对进行分解




计算
,
只要
,
压扩后的小波
,
,
,
接卷积即



,
的非
指数变卷积计算复杂也将

指数变中我们介
一种替式卷积
尺度离散


,

的物率是有限的因此小波应该限尺度下进行归一化为
,
最大尺度限制

为正整数

定义一个实的偶数抓


模值

则有





,


,

直接
,

满足




就可验要杯



,,



可作为重小波

,
,
也表明抓可看

定义一个平

,
,
,

,

,
,
,

“三






数的
,
,,
越大子又就滤
,
中越的高频成
,
子作用后虽然丢中的众多高频成
,
可由
,


变量
精确重构


时间离散化
实际中要对数字信号进处理此式有限的

,
时间离散
,

,

,

,
空间一定在一唯一的使

,


,
则此号可以记

结论意味
在处理数
,
数字语音作为
的统采样

,

,


,



,


,


这里
表示散采样为采样参数的取于小波
,

称为尺度离散基小波变换简称小波变换


快速
绍一级联波器算小换的方
用滤波器



是周

也可看成滤波器
,
如果
满足条件


小波用于号突变的检





则由式换可写成如图川

通过设置类似于式






可使
,


处对称

入式可得

选择
使小波








变换满足


实的
,


换满
,






入式得重构变换

这里

,

系式












相联系



看到小波
与重由一组滤波器

来表

联滤波器组实现小
换的法在小换中的地位
,
换中的快



其关键在于用级联波器组而不是用


的直算实小波变
,



相应于



,




的离散有限

,,



,
每两个系数间



点的字滤

,


,

,


数为万



,


,,
,


,



,
利用

,



,
,

,
,

同理注意到


,

,


,


,

,

,


,
号产延迟号而它只延迟
,

,
假定为整后再对式
字滤的输果并生影响忽略
,


逆变并对
,
离散化各级滤波器级得到小波
,
换快速




,


,

,


出了现数字
,
的小波快速算法流图
,,


,
,

分析的最尺度
,
图中


一尺度滤波器



,

,
两部

数字
,
,

小波要用构造像图
,
,


样的级联滤波器结构节点对应的输出集就是输波器
,
小波变换

变换速算流图


的有限尺度离散基
,
,


,

,

算法的计算复

并不随作指数变化复杂度常数与的脉响应的数成正对不同
,

的脉冲响应长虽不相同非零点数
,
如此

用于变检测的一小波为了检测小波用样条作为尺度令式

,
应为一光滑
,
一阶导




由多分辨率分析方法构了一有小紧支集的小波

对称





使

最后得所构造的小波尺度
光滑

换分别为










穿尸







紧支集二次样条小波是光滑的一阶导






紧支次样条



光滑函
分别给它们的波形支集二次样条小波相应的滤波器的数为


,







相应式为





下万




对应数字滤波器


的有限脉响应

条小波滤波器


冲响应



俊等小波换用号突的检测
实例

语音
原理方法
据语音产生理论人的发音过程于声门瞬间语音波形上就是此瞬间幅度剧增产生突相邻两个闭合之间的时间长度就是该音周
,
,
,
,
,


要能测到因声门产生的语形突就可求出基音周期

,,
小波变换为检
信号变提供了强有力数学工具号突的检测原理可知择光滑一阶数作小通过定位语小波变
,
,
,
的幅精确检测到因声门闭


,
的语音波形相邻点间的时所求的音周期

,





内的各基首先用一光滑数的一阶导
,
,

,


据语音号带确定度的上界
,
一个下界


,

分析尺度范围内进行如下处一尺



大值小于浊门限则此语为清音基音周期为限对
,
否则能为浊用一假定极点位置对应声门的
,
进行削波便测到
,
,
,
各极大值
瞬间则两相邻大点间的时长就是可能的基
,
,

择相继个分析尺度
,
,


相应置的基音周期如果相同该基音确认如果不同


,
,
在下一
重复工作上界周期

如两相继尺下对应音周期仍不吻则设基
,
析尺上下界的确定实际应用环境尺度
,
,
,

是可确定的音的基音测而言由于语音频带有
,
,
清音主要占据高基音周期含基频只有浊其基频语音频带
,

等事小波换快速算法流程中各信号带的分易确定分析
下界






小波换快速算法号所占频

,
为小波法流程中各号所占频带意图原始语音号频带为

速率采样
,

注意到式


,


分别为半带低通滤波器通滤



波器的传递为叙述便
,
,
均为理想带低通滤波理想半带滤波器
将信

分解为低
,
,
高半带
,

,


,
频带
,

滤波后
,
,
占据频带

则为
,

事实上要基音落在的频带内也即进行
包含因门闭引起波形突点就代表了突
,
的信息择尺






,

基音检带为

含了全音信息选择

,,


,
,
,
可用于测因门闭引起的音波形突
用于定基音周期

,


反之如果
,
,
基音主要
汀分解

分解所得

所示原始语音中各频均为
,
所占频带为
,
含完整的基音信息选择
能准提供基音信息
一般来尺度
,


,
,
反映基音信的极大点明显易于处
,
,
上文分析当然如果因此
,,
上界为

,
在实际语音中多处于
,

范围择尺度上


,
仅满多基频的要而且寻找
,
,
中极大
道基小的先验知上原则易确定尺上界的频为

根据基音实际中所得基周期需要在继两尺上吻合才确认
分析



,,


基频为


分析尺度
,
,

验中可确
,
尺度上界
实验与讨
,
下界
,,


进行处理通过求极确定极大
测出音周期
音信号

,
低通滤


,
采样变换
,
,





开始
,
,
的极并得基音并在
见表

直至上界

,
紧支集
二次波器言实现











点数字语音




用于信号突变的
实验

出了
点数字语号及相应
,


瞬间

号波形箭头为声门闭



从图

的极
点位置基与各声门闭瞬间吻尺度很容易判断是基
,
,

特别


的极点位置两两相邻门闭合瞬间的经测该语音

,




,
,

整基期段音周期均为
基音
,
,




点位置声门闭合瞬间的对应系不是很不能用测基音
实验
,
,
限带于

含基频
频率

音检
,
虑到实实现信号流应帧后行基是语号处理常见的短时分析
,

,
,
即用点滑动窗如矩形窗对语音流

音检求这点中的基
,


的滑动

采样

两相继语音帧间有足的叠消除小
法中散卷积产生的边界


为由一男发音的单音



基音线
结论
本文给出了小波换检号突点的原理与快
经小波变换快算法检侧到

曲线
利用小波变换进语音的基检测与传统的基音算法如自关法
,

,
不需在析窗内语音平稳假
,


能精定位个基音

期段的始与结束计的且能映语段中基传统算法中求出的基音周期为分窗内的平

法不音动围的限
,

传统
,
,
于女和儿检测成年较长长应当增
小波变换快法及复杂度便于用高速信号器实现计算复杂度方由于
,
,
,
小波变快速算量要用式积要小得多
,

出了快速法与其
,
音检测的复杂度
,

从表中可速算法的计算量远小于直基本

相当法计算复杂度最高


测各复杂度比较

次数






法次数
数运算
接卷





,





,


关法




点数



波器非自相关阶数
















,


宾纳
谢弗语音数字处理出版

改定

本文来源:https://www.2haoxitong.net/k/doc/0a06cd81e53a580216fcfe19.html

《小波变换用于信号突变的检测.doc》
将本文的Word文档下载到电脑,方便收藏和打印
推荐度:
点击下载文档

文档为doc格式