使用全局自注意Teager能量倒谱系数检测重放欺骗语音

提出了一种基于能量的前端特征提取方法,旨在应对自动说话人验证系统中面临的重放攻击威胁。该方法实现了全频段上的可变分辨率,以充分利用重放语音与真实语音在子带能量上的高鉴别非线性信息。首先,通过采用F-ratio方法统计分析了多种录音和播放设备。接着,根据统计结果在全频段上设计了一组滤波器,旨在捕获高鉴别能量信息。最后,利用Teager能量算子计算子带滤波信号的能量,提出了全局自注意Teager能量倒谱系数(GSTECC)。为了验证所提方法的有效性,采用高斯混合模型作为分类器,在ASVspoof 2017 V2和ASVspoof 2021 PA数据库上进行了一系列测试实验。实验结果表明,相对于其他先进特征提取方法,所提GSTECC特征在检测重放攻击方面表现出更优异的性能。

小波包变换与Teager能量算子结合的说话人识别

在说话人识别系统中,语音特征参数的提取是影响系统性能的关键因素之一。在研究了MFCC参数的基础上,结合MFCC参数在信号的低频部分具有高频率分辨率以及小波包变换可以对信号的高频部分进行分解以提高高频部分的频率分辨率的优点,将二者结合,将Teager能量算子引入到信号高频部分的能量参数求解,构造了一种新的混合特征参数,采用支持向量机实现说话人的分类识别。实验结果表明,该特征参数有效提高了说话人辨识系统的识别率。

基于VMD和Teager能量算子倒谱的方言语种识别

针对汉语方言识别率低和在噪声环境下鲁棒性差问题,将特征提取与语音增强结合,提出一种基于变分模态分解(Variational Mode Decomposition,VMD)的改进梅尔频率倒谱系数(MelFrequency Cepstral Coefficients,MFCC)和Teager能量算子倒谱系数(Teager Energy Operator Cepstral Coefficient,TEOCC)融合的特征提取算法。该算法先将方言信号经VMD改进算法提取特征后再与TEOCC融合,最后通过高斯混合通用背景模型(Gaussian Mixture Model-Universal Background Model,GMM-UBM)进行方言语种识别。实验结果表明:相对于单一的MFCC特征,所提方法在无噪和有噪环境下识别率均有所提升,验证了改进算法在方言语种识别中的有效性。

基于变分模态分解与Teager能量算子的谐波/间谐波检测方法

为了提高电力谐波信号中谐波/间谐波的检测精度,提出一种基于变分模态分解(VMD)与Teager能量算子相结合的检测新方法。利用相关系数法来确定VMD算法中的模态分解个数K;采用VMD对谐波/间谐波信号进行分解,得到一系列IMF分量;利用Teager能量算子对IMF分量进行解调分析,能够得到分量的瞬时幅值和频率,同时根据时频图中瞬时频率突变点,可准确定位暂态谐波/间谐波的起止时刻。在信噪比较低的情况下,将集合经验模态分解(EEMD)、VMD分别与Teager能量算子相结合进行谐波/间谐波检测的对比。仿真实验对比表明文中所提方法能将稳态、暂态谐波信号进行有效的分离,同时具有较高的检测精度和较好的噪声鲁棒性。

基于耳蜗倒谱系数和Teager能量算子相位融合的说话人识别系统

为了提高说话人识别系统的性能,该文在传统特征的基础上提出利用相位特征对听觉倒谱特征进行补偿的方法。该方法利用Teager能量算子(Teager energy operator,TEO)能够真实反映气流在通过声道系统呈现的涡流非线性作用的模型,再利用希尔伯特变换从TEO导出分析信号的瞬时相位信息,结合耳蜗倒谱系数(Cochlear filter cepstral coefficients,CFCC)得到融合特征参数。实现了对特征参数的补偿,提高了说话人识别系统的识别率。使用NIST-2002说话者识别评估(Speakers recognition evaluation,SRE)数据库,在高斯混合模型-通用背景模型(Gaussian mixture model-universal background model,GMM-UBM)的说话人识别系统上进行实验。实验结果表明TEO相位与CFCC的结合比单独CFCC更好,其识别精度比现有的CFCC特征和线性预测梅尔频率倒谱系数(Linear prediction Meyer frequency cepstral coefficient,LPMFCC)分别提高了8.32%和3.15%。这表明TEO相位包含与CFCC特征互补的信息,且具有较高的识别率。

说话人识别中基于Fisher比的特征组合方法

为了提高说话人识别的准确率,可以同时采用多个特征参数,针对综合特征参数中各维分量对识别结果的影响可能不一样,同等对待并不一定是最优的方案这个问题,提出基于Fisher准则的梅尔频率倒谱系数(MFCC)、线性预测梅尔倒谱系数(LPMFCC)、Teager能量算子倒谱参数(TEOCC)相混合的特征参数提取方法。首先,提取语音信号的MFCC、LPMFCC和TEOCC三种参数;然后,计算MFCC和LPMFCC参数中各维分量的Fisher比,分别选出六个Fisher比高的分量与TEOCC参数组合成混合特征参数;最后,采用TIMIT语音库和NOISEX-92噪声库进行说话人识别实验。仿真实验表明,所提方法与MFCC、LPMFCC、MFCC+LPMFCC、基于Fisher比的梅尔倒谱系数混合特征提取方法以及基于主成分分析(PCA)的特征抽取方法相比,在采用高斯混合模型(GMM)和BP神经网络的平均识别率在纯净语音环境下分别提高了21.65个百分点、18.39个百分点、15.61个百分点、15.01个百分点与22.70个百分点;在30 d B噪声环境下,则分别提升了15.15个百分点、10.81个百分点、8.69个百分点、7.64个百分点与17.76个百分点。实验结果表明,该混合特征参数能够有效提高说话人识别率,且具有更好的鲁棒性。

MFCC和短时TEO能量的混合参数应用于说话人识别

特征参数的提取在说话人识别中起至关重要的作用,影响到整个系统的识别率.采用表征说话人语音特性的Mel倒谱系数和体现语音信号时域特征的短时TEO能量的混合特征参数应用到说话人识别系统中,目的是通过增加表征说话人语音特征参数的维数,来改善系统性能,与传统提取方法相比,该方法弥补了特征参数有效维数的不足,最后建立GMM-UBM分类器模型,对语音信号识别.实验证明,该混合特征参数与MFCC,以及MFCC与其一阶差分的组合特征参数相比,在没有增加运算复杂度的同时提高了系统的识别率.

基于GFCC和能量算子倒谱的语种识别

为了提高低信噪比下语种识别的准确率,引入一种新的特征提取融合方法.在前端加入有声段检测,并基于人耳听觉感知模型提取伽玛通频率倒谱系数(Gammatone Frequency Cepstrum Coefficient,GFCC)特征,通过主成分分析对特征进行压缩、降噪,融合每个有声段的Teager能量算子倒谱参数,通过高斯混合通用背景模型进行语种识别验证.实验结果表明,在信噪比为-5~0 dB时,相对于基于对数梅尔尺度滤波器组能量特征方法,融合特征集方法对5种语言的识别率,分别提升了23.7%~34.0%,其他信噪比等级下识别率也有明显的提升.

基于FDM和TEO的滚动轴承故障诊断研究

针对傅里叶分解方法(FDM)在强噪声的环境下难以准确地提取故障特征的问题,利用FDM具有正交性、完备性及局部性的特点,及Teager能量算子(TEO)能突显信号中脉冲特征的优势,提出了一种基于FDM和TEO的滚动轴承故障诊断方法。首先,使用FDM按照高频到低频的搜寻方式,搜寻到了傅里叶固有模态分量信号;然后,利用峭度准则和相关系数筛选出了最优的模态信号,并对信号进行了重构;接下来对重构信号使用TEO进行处理,增强了信号中的脉冲特征;最后,在频谱图中提取了其故障特征,利用该方法对模拟信号和滚动轴承振动信号进行了分析,并且采用辛辛那提大学提供的轴承数据对其进行了实验验证。研究结果表明:所提方法明显优于FDM方法,在78 Hz和236 Hz处能够精确地凸显滚动轴承的故障特征频率,实现对滚动轴承故障的准确诊断。

基于声道频谱参数的语种识别

针对低信噪比下语种识别正确率低的问题,提出了一种声道冲激响应频谱参数和Teager能量算子倒谱参数融合的识别方法.根据语音中不同特征信息量分布特性,首先在特征提取前端引入低通滤波器滤除信号高频部分,并采用重采样方法降低采样率,再基于信号频谱提取声道冲激响应频谱参数,然后融合Teager能量算子倒谱参数,最后通过高斯混合通用背景模型进行语种识别验证.不同信噪比条件下性能测试表明,所提方法相对于基于单一的梅尔频率倒谱系数特征、单一的伽玛通频率倒谱系数特征和基于对数梅尔尺度滤波器组能量特征,在低信噪比下提升约15 dB,显著提高了识别正确率.