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AN NMF ALGORITHM FOR BLIND SEPARATION OF CONVOLUTIVE MIXED SOURCE SIGNALS WITH LEAST CORRELATION CONSTRAINS
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作者 Zhang Ye Fang Yong 《Journal of Electronics(China)》 2009年第4期557-563,共7页
Most of the existing algorithms for blind sources separation have a limitation that sources are statistically independent. However, in many practical applications, the source signals are non- negative and mutual stati... Most of the existing algorithms for blind sources separation have a limitation that sources are statistically independent. However, in many practical applications, the source signals are non- negative and mutual statistically dependent signals. When the observations are nonnegative linear combinations of nonnegative sources, the correlation coefficients of the observations are larger than these of source signals. In this letter, a novel Nonnegative Matrix Factorization (NMF) algorithm with least correlated component constraints to blind separation of convolutive mixed sources is proposed. The algorithm relaxes the source independence assumption and has low-complexity algebraic com- putations. Simulation results on blind source separation including real face image data indicate that the sources can be successfully recovered with the algorithm. 展开更多
关键词 nonnegative matrix factorization convolutive blind source separation Correlation constrain
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基于最小体积约束的频域卷积盲源分离 被引量:1
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作者 刘升东 杨飞然 杨军 《信号处理》 CSCD 北大核心 2023年第5期829-836,共8页
频域盲源分离算法多数基于窄带假设,该假设在长混响环境下不成立。基于卷积传递函数(Convolutive Transfer Function,CTF)的多通道非负矩阵分解(Multichannel Nonnegative Matrix Factorization,MNMF)方法不依赖窄带假设,在长混响环境... 频域盲源分离算法多数基于窄带假设,该假设在长混响环境下不成立。基于卷积传递函数(Convolutive Transfer Function,CTF)的多通道非负矩阵分解(Multichannel Nonnegative Matrix Factorization,MNMF)方法不依赖窄带假设,在长混响环境下的分离性能较其他传统算法有显著提升。但是,非负矩阵分解(NMF)对源信号功率谱进行近似估计在大多数情况下是病态的,其最优解不唯一。本文提出了一种基于最小体积约束的频域卷积盲源分离方法,在多通道非负矩阵分解(CTF-MNMF)的目标函数中,引入NMF基矩阵的最小体积约束来提高问题的适定性和求解参数的可辨识性。采用Majorization-Minimization(MM)优化方法对最小体积约束的目标函数进行求解,导出了估计参数的闭式解。仿真实验表明,在长混响环境下,所提方法比CTF-MNMF具有更好的分离性能。 展开更多
关键词 非负矩阵分解 卷积传递函数 最小体积约束 盲源分离
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面向高混响环境的欠定卷积盲源分离算法 被引量:3
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作者 解元 邹涛 +1 位作者 孙为军 谢胜利 《通信学报》 EI CSCD 北大核心 2023年第2期82-93,共12页
为了解决高混响环境下欠定卷积混叠信号的分离问题,提出一种新的欠定卷积盲源分离算法。针对高混响环境的影响,设计全局脉冲响应网络削弱混响回声,提高信号质量。基于全局脉冲响应网络建立新的时频域混叠信号数学模型,采用全局脉冲响应... 为了解决高混响环境下欠定卷积混叠信号的分离问题,提出一种新的欠定卷积盲源分离算法。针对高混响环境的影响,设计全局脉冲响应网络削弱混响回声,提高信号质量。基于全局脉冲响应网络建立新的时频域混叠信号数学模型,采用全局脉冲响应矩阵缩短了传统脉冲响应的长度,降低了高混响带来的模型变换近似误差。基于非负矩阵分解理论设计模型参数的实时更新学习规则,将源信号分离问题转换为模型参数优化问题,实现混叠信号的盲源分离。实验结果表明,所提算法可以有效地实现中英文语音、音乐混叠信号的盲源分离,与现有比较流行的盲源分离算法的对比验证了所提算法的优越性。 展开更多
关键词 盲源分离 欠定卷积混叠 高混响环境 全局脉冲响应网络 非负矩阵分解
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面向卷积混叠环境下的盲源分离新方法 被引量:3
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作者 解元 邹涛 +1 位作者 孙为军 谢胜利 《自动化学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第5期1062-1072,共11页
卷积混叠环境下的盲源分离(Blind source separation, BSS)是一个极具挑战性和实际意义的问题.本文在独立分量分析框架下,建立非负矩阵分解(Nonnegative matrix factorization, NMF)模型,设计新的优化目标函数,通过严格的数学理论推导,... 卷积混叠环境下的盲源分离(Blind source separation, BSS)是一个极具挑战性和实际意义的问题.本文在独立分量分析框架下,建立非负矩阵分解(Nonnegative matrix factorization, NMF)模型,设计新的优化目标函数,通过严格的数学理论推导,得到新的模型参数更新规则;并对解混叠矩阵进行标准化处理,避免幅度歧义性问题;在源信号的重构阶段,通过实时更新非负矩阵分解模型参数,避免源信号的排序歧义性问题.实验结果验证了所提算法在分离中英文语音混叠信号、音乐混叠信号时的有效性和优越性. 展开更多
关键词 盲源分离 卷积混叠 独立分量分析 非负矩阵分解
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稀疏卷积非负矩阵分解的语音增强算法 被引量:13
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作者 张立伟 贾冲 +2 位作者 张雄伟 闵刚 曾理 《数据采集与处理》 CSCD 北大核心 2014年第2期259-264,共6页
鉴于卷积非负矩阵分解在语音增强算法中的成功应用,进一步考虑语音信号在时频域的稀疏性,提出了稀疏卷积非负矩阵分解(Sparse convolutive nonnegative matrix factorization,SCNMF)的语音增强算法。该算法包括训练和增强两个阶段。训... 鉴于卷积非负矩阵分解在语音增强算法中的成功应用,进一步考虑语音信号在时频域的稀疏性,提出了稀疏卷积非负矩阵分解(Sparse convolutive nonnegative matrix factorization,SCNMF)的语音增强算法。该算法包括训练和增强两个阶段。训练阶段通过SCNMF算法分别对纯净语音和噪声的频谱进行训练,得到纯净语音和噪声字典,并将其作为增强阶段的先验信息。增强阶段首先通过SCNMF算法对带噪语音的频谱进行分解,然后利用纯净语音和噪声联合字典以及相应的迭代公式对语音编码矩阵进行估计,重构增强语音。通过实验仿真分析了稀疏因子对增强语音质量的影响。实验结果表明,在非平稳噪声和低信噪比条件下,本文算法增强效果均优于多带谱减、非负矩阵分解和卷积非负矩阵分解等传统的算法。 展开更多
关键词 语音增强 稀疏卷积 非负矩阵 字典训练 稀疏因子
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基于卷积非负矩阵分解的语音转换方法 被引量:12
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作者 孙健 张雄伟 +2 位作者 曹铁勇 杨吉斌 孙新建 《数据采集与处理》 CSCD 北大核心 2013年第2期141-148,共8页
为了在语音转换过程中充分考虑语音的帧间相关性,提出了一种基于卷积非负矩阵分解的语音转换方法。卷积非负矩阵分解得到的时频基可较好地保存语音信号中的个人特征信息及帧间相关性。利用这一特性,在训练阶段,通过卷积非负矩阵分解从... 为了在语音转换过程中充分考虑语音的帧间相关性,提出了一种基于卷积非负矩阵分解的语音转换方法。卷积非负矩阵分解得到的时频基可较好地保存语音信号中的个人特征信息及帧间相关性。利用这一特性,在训练阶段,通过卷积非负矩阵分解从训练数据中提取源说话人和目标说话人相匹配的时频基。在转换阶段,通过时频基替换实现对源说话人语音的转换。相对于传统方法,本方法能够更好地保存和转换语音帧间相关性。实验仿真及主、客观评价结果表明,与基于高斯混合模型、状态空间模型的语音转换方法相比,该方法具有更好的转换语音质量和转换相似度。 展开更多
关键词 语音转换 卷积非负矩阵分解 时频基
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基于卷积非负矩阵部分联合分解的强噪声单声道语音分离 被引量:3
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作者 董兴磊 胡英 +1 位作者 黄浩 吾守尔·斯拉木 《自动化学报》 EI CSCD 北大核心 2020年第6期1200-1209,共10页
非负矩阵部分联合分解(Nonnegative matrix partial co-factorization,NMPCF)将指定源频谱作为边信息参与混合信号频谱的联合分解,以帮助确定指定源的基向量进而提高信号分离性能.卷积非负矩阵分解(Convolutive nonnegative matrix fact... 非负矩阵部分联合分解(Nonnegative matrix partial co-factorization,NMPCF)将指定源频谱作为边信息参与混合信号频谱的联合分解,以帮助确定指定源的基向量进而提高信号分离性能.卷积非负矩阵分解(Convolutive nonnegative matrix factorization,CNMF)采用卷积基分解的方法进行矩阵分解,在单声道语音分离方面取得较好的效果.为了实现强噪声条件下的语音分离,本文结合以上两种算法的优势,提出一种基于卷积非负矩阵部分联合分解(Convolutive nonnegative partial matrix co-factorization,CNMPCF)的单声道语音分离算法.本算法首先通过基音检测算法得到混合信号的语音起始点,再据此确定混合信号中的纯噪声段,最后将混合信号频谱和噪声频谱进行卷积非负矩阵部分联合分解,得到语音基矩阵,进而得到分离的语音频谱和时域信号.实验中,混合语音信噪比(Signal noise ratio,SNR)选择以¡3 dB为间隔从0 dB至¡12 dB共5种SNR.实验结果表明,在不同噪声类型和噪声强度条件下,本文提出的CNMPCF方法相比于以上两种方法均有不同程度的提高. 展开更多
关键词 卷积非负矩阵分解 非负矩阵部分联合分解 语音分离 强噪声 单声道
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图卷积网络增强的非负矩阵分解社区发现方法 被引量:2
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作者 郑裕龙 陈启买 +2 位作者 贺超波 刘海 张晓雨 《计算机工程与应用》 CSCD 北大核心 2022年第11期73-83,共11页
非负矩阵分解(nonnegative matrix factorization,NMF)因其有效性和易解释性强被广泛应用于社区发现领域。然而,现有大多数基于NMF的社区发现方法都是线性的,无法有效处理复杂网络的非线性特征,从而导致社区发现性能还有待进一步提高。... 非负矩阵分解(nonnegative matrix factorization,NMF)因其有效性和易解释性强被广泛应用于社区发现领域。然而,现有大多数基于NMF的社区发现方法都是线性的,无法有效处理复杂网络的非线性特征,从而导致社区发现性能还有待进一步提高。针对该问题,提出了一种图卷积网络(graph convolutional network,GCN)增强的非线性NMF社区发现方法NMFGCN。NMFGCN包含两个主要模块:GCN和NMF,其中GCN用于学习网络节点表示,NMF将节点表示作为输入获得网络的社区表示。此外,提出一个联合优化方法以训练NMFGCN,不仅使得NMFGCN具有非线性特征表示能力,而且可以使得GCN和NMF相互促进并获得更好的社区划分结果。在人工合成网络和真实网络上进行大量实验,结果表明NMFGCN优于目前基于NMF的社区发现方法,从而证明NMFGCN确实可以提高NMF社区发现方法的性能。此外,NMFGCN还优于DeepWalk和LINE常用图表示学习方法。 展开更多
关键词 社区发现 非负矩阵分解 图卷积网络 非线性方法
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基于DNN的低资源语音识别特征提取技术 被引量:25
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作者 秦楚雄 张连海 《自动化学报》 EI CSCD 北大核心 2017年第7期1208-1219,共12页
针对低资源训练数据条件下深层神经网络(Deep neural network,DNN)特征声学建模性能急剧下降的问题,提出两种适合于低资源语音识别的深层神经网络特征提取方法.首先基于隐含层共享训练的网络结构,借助资源较为丰富的语料实现对深层瓶颈... 针对低资源训练数据条件下深层神经网络(Deep neural network,DNN)特征声学建模性能急剧下降的问题,提出两种适合于低资源语音识别的深层神经网络特征提取方法.首先基于隐含层共享训练的网络结构,借助资源较为丰富的语料实现对深层瓶颈神经网络的辅助训练,针对BN层位于共享层的特点,引入Dropout,Maxout,Rectified linear units等技术改善多流训练样本分布不规律导致的过拟合问题,同时缩小网络参数规模、降低训练耗时;其次为了改善深层神经网络特征提取方法,提出一种基于凸非负矩阵分解(Convex-non-negative matrix factorization,CNMF)算法的低维高层特征提取技术,通过对网络的权值矩阵分解得到基矩阵作为特征层的权值矩阵,然后从该层提取一种新的低维特征.基于Vystadial 2013的1小时低资源捷克语训练语料的实验表明,在26.7小时的英语语料辅助训练下,当使用Dropout和Rectified linear units时,识别率相对基线系统提升7.0%;当使用Dropout和Maxout时,识别率相对基线系统提升了12.6%,且网络参数数量相对其他系统降低了62.7%,训练时间降低了25%.而基于矩阵分解的低维特征在单语言训练和辅助训练的两种情况下都取得了优于瓶颈特征(Bottleneck features,BNF)的识别率,且在辅助训练的情况下优于深层神经网络隐马尔科夫识别系统,提升幅度从0.8%~3.4%不等. 展开更多
关键词 低资源语音识别 深层神经网络 瓶颈特征 凸非负矩阵分解
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基于非负矩阵分解的欠定卷积盲源分离方法 被引量:2
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作者 闵苏 刘庆华 《桂林电子科技大学学报》 2013年第1期1-3,13,共4页
针对音频信号欠定卷积混合模型的盲源分离求解问题,提出一种基于非负矩阵分解(NMF)的盲源分离方法。该方法以板仓-斋藤(Itakura-Saito)散度和的最大值为目标函数,利用高斯分量表示源信号的短时傅里叶变换(STFT),使用乘积更新算法估计频... 针对音频信号欠定卷积混合模型的盲源分离求解问题,提出一种基于非负矩阵分解(NMF)的盲源分离方法。该方法以板仓-斋藤(Itakura-Saito)散度和的最大值为目标函数,利用高斯分量表示源信号的短时傅里叶变换(STFT),使用乘积更新算法估计频域内的源信号,以提高其估计的准确度。仿真结果验证了该方法的有效性。 展开更多
关键词 欠定卷积 非负矩阵分解 乘积更新算法
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