一维信号短时傅里叶变换域邻域降噪方法(MATLAB)

噪声在人类日常生活中无处不在,其会降低语音信号的质量和可懂度。在低信噪比的恶劣环境中,这种负面影响愈发严重。为了解决这个问题,众多研究人员在过去的几十年里提出了许多降噪算法。

根据原理的不同,降噪算法可大致分为五类:谱减法、最优滤波法、基于统计模型的方法、子空间方法、以及基于机器学习的方法。其中,最优滤波法是较为常用的一类,其将降噪问题转化为最优滤波器的设计问题。根据采用麦克风数量的不同,降噪算法又可分为单通道和多通道两类。此外,根据处理噪声信号的域,这些算法可以分为时域和变换域(如短时傅里叶变换域降噪算法。虽然这些方法已经取得了一定程度上的成功,但降噪仍然是一项具有挑战性的任务。基于相邻帧STFT系数互不相关的假设,早期的STFT域最优降噪方法绝大多数都是滤波增益,即每个频点的滤波器长度为1。然而,由于语音降噪时,语音帧需要有相互重叠,并且语音信号本身是强自相关的,所以当前帧的STFT系数与相邻帧的STFT系数高度相关。基于帧间相关性的不可忽略性,可推导出一组最优滤波器。

鉴于此,采用短时傅里叶变换域邻域降噪方法对一维信号进行降噪,运行环境为MATLAB 2021B。

Matlab 复制代码
[DD,DDT,DDTDD] = defDDt(N); % 2d Order difference operators.

    for k = 1:Nit
        u_old = u;
        
        %% u sub-problem %%
        % Solves a linear system using the conjugate gradient method.
        [u,~] = cgs(rho*DDTDD + lam*speye(N),lam*f+rho*DDT*(v - mu/rho),1e-5,100);
        
        %% v sub-problem %%
        x    = DD*u + mu/rho;
        v    = shrink(x, 1/rho);
        
       %% Update Lagrange multiplier
        mu   = mu + (DD*u - v);
        
        r1   = u - f;
        funcVal(k) = (lam/2)*norm(r1,'fro')^2 + sum(v(:));
    
    end
    
    out.sol = u;
    out.funVal = funcVal(1:k);

end

function [DD,DDT,DDTDD] = defDDt(N)
%Create a first order difference matrix D
e = ones(N,1);
B = spdiags([e -e], [1 0], N, N);
B(N,1) =  1;

D = B; 
clear B;
DD = D*D;
clear D;
% Create the transpose of D
DDT = DD'; %Remember that DT = -D, also called the backward difference.
DDTDD = DD'*DD;
end

function z = shrink(x,r)
z = sign(x).*max(abs(x)- r,0);
end


完整代码:https://mbd.pub/o/bread/ZJyTl5lq
擅长领域:现代信号处理,机器学习,深度学习,数字孪生,时间序列分析,设备缺陷检测、设备异常检测、设备智能故障诊断与健康管理PHM等。
  • 擅长领域:现代信号处理,机器学习,深度学习,数字孪生,时间序列分析,设备缺陷检测、设备异常检测、设备智能故障诊断与健康管理PHM等。
相关推荐
好奇龙猫几秒前
【学习AI-相关路程-mnist手写数字分类-win-硬件:windows-自我学习AI-实验步骤-全连接神经网络(BPnetwork)-操作流程(3) 】
人工智能·算法
沉下心来学鲁班15 分钟前
复现LLM:带你从零认识语言模型
人工智能·语言模型
数据猎手小k15 分钟前
AndroidLab:一个系统化的Android代理框架,包含操作环境和可复现的基准测试,支持大型语言模型和多模态模型。
android·人工智能·机器学习·语言模型
YRr YRr24 分钟前
深度学习:循环神经网络(RNN)详解
人工智能·rnn·深度学习
sp_fyf_202436 分钟前
计算机前沿技术-人工智能算法-大语言模型-最新研究进展-2024-11-01
人工智能·深度学习·神经网络·算法·机器学习·语言模型·数据挖掘
多吃轻食40 分钟前
大模型微调技术 --> 脉络
人工智能·深度学习·神经网络·自然语言处理·embedding
萧鼎1 小时前
Python并发编程库:Asyncio的异步编程实战
开发语言·数据库·python·异步
学地理的小胖砸1 小时前
【一些关于Python的信息和帮助】
开发语言·python
疯一样的码农1 小时前
Python 继承、多态、封装、抽象
开发语言·python
^velpro^1 小时前
数据库连接池的创建
java·开发语言·数据库