一種基於獨立成分分析的低複雜度盲源分離方法

2021-03-01 中科院聲學所

在電話通信、智能交互等應用場景中，目標說話人的語音信號通常會受到噪聲或其他說話人幹擾，從而影響語音質量和語音識別率，這就是著名的「雞尾酒會問題」。有效解決這個問題的方法之一是通過盲源分離從僅有的混合觀測信號中分離出原始聲源，但此計算方法複雜度高，給實際應用帶來了較大的困難。

為降低盲源分離方法的計算複雜度，中科院噪聲與振動重點實驗室的康坊與其導師楊飛然研究員、楊軍研究員提出了一種基於獨立成分分析的低複雜度盲源分離方法，在保證分離性能不受影響的情況下，極大地降低了計算複雜度。


相關研究成果近期發表於國際學術期刊 Speech Communication。人們將獨立成分分析應用於每一個頻點的混合信號進行聲源分離。獨立成分分析方法固有的順序模糊性導致頻間信號順序混疊，分離後的信號需要進行順序調整，但複雜的排序機制極大地增加了整體的計算複雜度。
研究人員利用聲源自身存在的頻間依賴性，對不同頻率間的分離信號做相關性分析來解決順序模糊性問題。首先採用非迭代的方法對分離信號進行相鄰頻點排序，為防止錯排結果傳播，對可信度低的頻點參照局部中心點進行順序調整。局部排序的結果為全局聚類校正提供一個較優的初始化，僅需少量的迭代次數便可達到收斂效果。實驗結果表明，本方法的計算複雜度要遠低於具有相同分離性能的其他分離方法。這種低複雜度的盲源分離方法可用於語音交互、電話通信以及助聽器設備等應用場景，提高語音質量和語音可懂度。　　

▲ 圖1 計算複雜度對比（圖/中科院聲學所）

▲ 圖2 不同混響時間下的分離性能對比（左）平均輸出信幹比與（右）平均PESQ得分（圖/中科院聲學所）

本研究得到國家重點研發計劃(2017YFC0804900)，中國科學院青年創新促進會(2018027)，中國科學院聲學研究所青年英才計劃項目(QNYC201812)和中國科學院先導專項項目資助。

參考文獻：

KANG Fang, YANG Feiran, YANG Jun. A low-complexity permutation alignment method for frequency-domain blind source separation. Speech Communication. 2019, 115: 88-94. DOI: 10.1016/j.specom.2019.11.002

論文連結：

https://doi.org/10.1016/j.specom.2019.11.002

英文報導：

請點擊閱讀原文↓↓↓

■  編輯：周文佳

審校：王榮泉

聲學所近期熱門文章 top 榜

點擊文章標題，可直接閱讀哦~

相關焦點

  • 空間獨立成分分析
    神經影像學當中的空間獨立成分分析可以將一組被試的大腦圖像在空間上分成不同的成分或網絡。
  • 基於「柔性測試」技術的噪聲源定位分析系統
    噪聲源定位分析系統（Sound Source LocalizationSystem，簡稱SSLS）正是基於「柔性測試」技術開發的，具有靈活性、適應性、拓展性等特點的現代測試系統，其在設計伊始便將「柔性測試」技術貫穿於系統的每一個環節。2.系統結構SSLS的系統結構如圖1所示：
  • 【本期推薦】主成分分析、獨立成分分析和共同成分分析比較——法國國立生命與環境工程學院Douglas N. Rutledge教授
    Rutledge發表在《Journal of Analysis and Testing》2018年第3期專刊「化學計量學新前沿」的研究論文「主成分分析、獨立成分分析和共同成分分析比較」。敬請閱讀。    （譯）本工作的目的是描述和比較三種探索性化學計量工具：主成分分析、獨立成分分析和共同成分分析，最後一種是已知的共同成分和比重分析的分區統計方法的改進。將三種方法用於一系列數據的分析來展現得到結果的區別和相似，進而突出它們的互補性。
  • 端到端聲源分離研究:現狀、進展和未來
    從名稱來看，端到端的含義是模型輸入源波形後直接輸出目標波形，不需要進行傅立葉變換將時域信號轉換至頻域；音源分離的含義是將混合語音中的兩個或多個聲源分離出來。（圖12）基於WaveNet設計的模型結構在最後一層的輸出上將所有聲源分離開來。
  • Analytical Chemistry：基於TODGA樹脂的W同位素化學分離新技術
    儲著銀等-AC：基於TODGA樹脂的W同位素化學分離新技術因此要求採用適當的化學分離技術，能夠從較大量（>1g）的幔源巖石樣品中分離出足夠量的高純度W（>0.5μg），從而滿足多接收器等離子體質譜（MC-ICP-MS）或負離子熱電離質譜（NTIMS）進行超高精度W同位素測試的需要，其中NTIMS技術對W的純度要求更高。
  • 多肽物質分離與分析研究進展
    一些新方法、新思路的應用。不斷有新的肽類物質被發現應用於防病治病之中。本文介紹了近幾年肽類物質分離、分析的主要方法研究進展。1 分離方法　　採取何種分離純化方法要由所提取的組織材料、所要提取物質的性質決定。對蛋白質、多肽提取分離常用的方法包括：鹽析法、超濾法、凝膠過濾法、等電點沉澱法、離子交換層析、親和層析、吸附層析、逆流分溶、酶解法等。
  • 楊——復旦大學——生物質譜技術和蛋白質分離和分析方法
    所在院校： 復旦大學       所在院系： 化學系 職稱： 教授       招生專業： 化學工程 研究領域： 生物質譜技術和蛋白質分離和分析方法
  • 一種基於大氣中性點的偏振遙感地-氣信息分離方法
    P1項目簡介本發明涉及一種基於大氣中性點的偏振遙感地一氣信息分離方法,其包括以下步驟：1）確定天基偏振傳感器能夠觀測到的大氣中性點及其物理性質；2）確定Babinet 中性點為適用於偏振遙感觀測的中性點;3)根據目標觀測區域地方時,確定天空中Babinet 中性點與太陽位置的凡何關係模型,確定Babinet 中性點在空中的位置,並在Babinet
  • 配方及成分分析一次需要多少錢?
    配方及成分分析也叫未知物分析、逆向工程，其主要含義是：利用現代化的分析、分離手段，對樣品進行分析並得到相應圖譜，通過圖譜和人為解譜最後得到定性定量結果，這樣一個過程就叫做配方及成分分析。以下簡稱成分分析成分分析需要採用哪些手段成分分析的發展歷程是和分離、分析手段日漸發展分不開的，當今新的分析方法層出不窮對成分分析也其到了正向的幫助作用。
  • 一種被毛孢(Hirsutella sp.)培養液中自由基清除劑的分析、分離和...
    本研究目的是初步搞清這些活性成分的具體組成，並製備出一定量的純品用於進一步的結構鑑定。【方法】用有機溶劑法提取活性成分；用二苯基苦基苯肼自由基（DPPH）酶標儀法和薄層色譜法進行活性測定；用高分辨液質聯用方法進行活性成分初步分析和鑑定；用反相製備色譜法製備活性組分。
  • 化妝品中激素類成分的檢測方法
    化妝品中激素類成分的檢測方法Determination of Hormone Components in Cosmetics1 範圍本方法規定了採用高效液相色譜-質譜法測定化妝品中的激素類成分，包括定性與定量。本方法適用於膏霜乳液類、液態水基類、液態油基類、凝膠類、面膜類等化妝品中激素類成分的定性與定量。
  • 基於高通量測序技術的新方法,可有效分離SARS-CoV-2!快速進行分析!
    為了儘快分離出SARS-CoV-2核糖核酸，與下一代測序（高通量測序）技術合作，提供一個對監測和研究SARS-CoV-2有用的工具，加拿大麥克馬斯特大學的研究團隊快速設計了誘餌捕獲平臺，用於無培養和無擴增的SARS-CoV-2下一代測序，從複雜樣本中發現基因，通過有樣本驗證，將有助於防治目前的疫情爆發。
  • 什麼是未知物成分分析?
    很長一段時間裡，我們知弗技術受到客戶委託某一未知物進行組分成分分析，所以我們知弗技術根據自己多年的未知物成分分析經驗，今天和大家一起討論和分享一下未知物成分分析及檢驗的經驗和方法。未知物成分分析也稱為「未知物剖析」是通過譜圖對未知物成分進行分析，採取不同的分離、提純的物理、化學的技術和方法將未知物樣品中的各個組分分離開並進行純化，然後分別採用不同的分析儀器設備對其進行定量分析、鑑定並最終確定其未知樣品的名稱、含量的方法。為科研、配方分析、產品開發、改進生產工藝提供科學依據，為企業引進、消化吸收再創新提供強大的技術支撐。為什麼要做未知物成分分析？
  • 抗氧阻聚劑配方解密成分分析
    中科溯源檢測技術提供THQ阻聚劑成分分析、高級脂肪酸氧阻聚配方還原、油品阻聚劑成分檢測、UV阻聚劑配方檢測、HT_201B阻聚劑成分剖析、抗氧修復劑配方化驗等項目服務。一、抗氧阻聚劑成分概述抗氧阻聚劑是指具有抗氧劑的作用，也還原阻止產品聚集的助劑產品。氧阻聚一般物質的基態為單重態，而O2的穩定態為三重態，兩個不成對的電子具有相同的自旋方向。
  • 小晶片同時檢測16種動物源性成分
    近日，深圳檢驗檢疫局動植物檢驗檢疫技術中心研製出國內首個具有自主智慧財產權的、可以同時檢測16種動物源性成分的基因晶片，該中心運用這一技術對市場銷售的動物產品進行了動物源性品種鑑定，對標識為「羊肉卷」的產品進行了16種動物源性成分的檢測，結果顯示該晶片對是否含有羊肉成分以及羊肉的種類均能作出準確的鑑定和識別。
  • 基於模式的SoC設計方法研究
    傳統SoC設計流程中，EDA設計方法只作用於SoC後級，缺乏SoC前級設計方法與系統驗證策略，從而導致了RTL電路模型中錯誤成分複雜化與驗證人工開銷激增. 另外，軟體開發者必須等到硬體的設計和結構都完成並通過驗證之後，才能開始軟體的設計和實現，所以開發的周期將會持續很長，產品的競爭力會因此而下降.