CN109712639A - 一种基于小波阈值滤波的音频采集***及方法 - Google Patents

一种基于小波阈值滤波的音频采集***及方法 Download PDF

Info

Publication number
CN109712639A
CN109712639A CN201811406537.2A CN201811406537A CN109712639A CN 109712639 A CN109712639 A CN 109712639A CN 201811406537 A CN201811406537 A CN 201811406537A CN 109712639 A CN109712639 A CN 109712639A
Authority
CN
China
Prior art keywords
wavelet
audio
sound
signal
output end
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN201811406537.2A
Other languages
English (en)
Inventor
贾明建
方颖
徐宏业
周博
苏建忠
吕志龙
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Tianjin Qisuo Precision Electromechanical Technology Co ltd
Original Assignee
707th Research Institute of CSIC
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 707th Research Institute of CSIC filed Critical 707th Research Institute of CSIC
Priority to CN201811406537.2A priority Critical patent/CN109712639A/zh
Publication of CN109712639A publication Critical patent/CN109712639A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Compression, Expansion, Code Conversion, And Decoders (AREA)

Abstract

本发明涉及一种基于小波阈值滤波的音频采集***及方法，其技术特点在于：包括拾音装置和声音转换模块；所述声音转换模块包括带通滤波器、放大电路、混音处理模块、音频编码器和中央处理单元；所述拾音装置的输出端依次与声音转换模块内的带通滤波器和放大电路相连接，用于将多路声音模拟信号进行滤波预处理后将有效音频信号进行放大；所述放大电路的输出端与混音处理模块相连接，用于实现多路声音信号整合；所述混音处理模块的输出端与音频编码器相连接，用于将多路声音模拟信号转换为数字量声音信号；所述音频编码器的输出端与中央处理器相连接，用于进行数字滤波和压缩运算。本发明采集的语音清晰度高且能够节约存储容量。

Description

一种基于小波阈值滤波的音频采集***及方法
技术领域
本发明属于音频采集技术领域，涉及舰艇航行数据记录仪声音转换模块，尤其是一种基于小波阈值滤波的音频采集***及方法。
背景技术
小波阈值滤波的音频采集技术应用于舰艇航行数据记录仪声音转换模块，舰艇航行数据记录仪的主要功能是采集舰艇航行数据，为航行事故、突发事件的分析处理提供有力证据，而音频数据最能直观的反映事故的经过，采集效果的好坏直接影响对事故的判断。
但由于舰艇声音环境复杂，同时伴随不同程度的噪声，同时需要采集的数据量又很大，舰艇航行数据记录仪存储空间有限，利用现有的音频采集技术采集的语音清晰度不高且需占用大量的存储空间。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提出一种设计合理、语音清晰度高且能够节约存储容量的音频采集***及方法。
本发明解决其现实问题是采取以下技术方案实现的：
一种基于小波阈值滤波的音频采集***，包括拾音装置或音频设备和声音转换模块；所述声音转换模块包括带通滤波器、放大电路、混音处理模块、音频编码器和中央处理单元；所述拾音装置或音频设备的输出端依次与声音转换模块内的带通滤波器和放大电路相连接，用于将多路声音模拟信号进行滤波预处理后将有效音频信号进行放大；所述放大电路的输出端与混音处理模块相连接，用于实现多路声音信号整合；所述混音处理模块的输出端与音频编码器相连接，用于将多路声音模拟信号转换为数字量声音信号；所述音频编码器的输出端与中央处理器相连接，用于进行数字滤波和压缩运算。
而且，所述音频编码器的输出端与以太网驱动器相连接，通过以太网接口将网络数据发送至上位机。
一种基于小波阈值滤波的音频采集方法，包括以下步骤：
步骤1、选定小波函数和小波分解层数；
步骤2、用小波分解函数对数据进行一维离散小波(/包)分解；
步骤3、提取有效频段的小波系数：
步骤4、对提取的小波系数进行小波消噪处理：
步骤5、对消噪后的信号进行小波重构；
而且，所述步骤2的具体方法为：将各层频带与实际信号的有效频带相比较，从而确定小波分解。
而且，所述步骤4的具体方法是：利用信号分析地基本理论，构造一个函数，利用它可以产生信号的默认阈值，再利用此阈值进行小波消噪处理，或者在检测装置地安装调试过程中，测出现场的噪声大小，进而求出阈值。本发明的优点和有益效果：
1、本发明的通过设计模拟音频信号带通滤波器硬件电路和小波阈值短时谱幅度最小均方误差估计的语音软件增强算法，实现了软硬件两级噪声抑制，获得了良好的音频效果，并大幅提升了信噪比。
2、本发明通过在中央处理单元中，设计小波阈值短时谱幅度最小均方误差估计的语音增强算法，该基于小波阈值滤波的音频采集方法采用了一种具有无穷阶连续导数的阈值函数，克服了传统阈值函数软阈值函数和硬阈值函数的缺点，同时基于无偏估计得出一种小波阈值去噪法，可自适应搜寻最佳阈值，满足时变信号的实时处理。这种算法大幅度提高信噪比，用最佳量化法和霍夫曼编码保证了在给定的失真度内使得压缩比做到满意的效果。
附图说明
图1是本发明的电路框图；
图2(a)是未采用数字滤波处理(小波阈值滤波)的声音转换模块的测试效果图；
图2(b)是本发明的采用数字滤波处理(小波阈值滤波)的声音转换模块的测试效果图；
图3是本发明的处理流程图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明实施例作进一步详述：
一种基于小波阈值滤波的音频采集***，如图1所示，包括：拾音装置或音频设备和声音转换模块；所述声音转换模块包括带通滤波器、放大电路、混音处理模块、音频编码器和中央处理单元；所述拾音装置或音频设备的输出端依次与声音转换模块内的带通滤波器和放大电路相连接，用于将多路声音模拟信号进行滤波预处理后将有效音频信号进行放大；所述放大电路的输出端与混音处理模块相连接，用于实现多路声音信号整合；所述混音处理模块的输出端与音频编码器相连接，用于将多路声音模拟信号转换为数字量声音信号；所述音频编码器的输出端与中央处理器相连接，用于进行数字滤波和压缩运算。
在本实施例中，所述音频编码器的输出端与以太网驱动器相连接，通过以太网接口将网络数据发送至上位机。
本发明的一种基于小波阈值滤波的音频采集***的工作过程是：
将拾音装置或音频设备的采集的多路外部声音模拟信号经带通滤波器进行模拟量滤波预处理，将人耳不能分辨的频率信号过滤掉，然后经模拟量放大电路对采集到的有效音频信号进行放大，接着通过多路混音电路实现多路声音信号整合，最后经音频编码器转换为数字量声音信号，由中央处理单元进一步进行数字滤波和压缩运算，并通过以太网接口发送出去。
一种基于小波阈值滤波的音频采集方法，如图3所示，包括以下步骤：
步骤1、选定小波函数和小波分解层数；
步骤2、用小波分解函数对数据进行一维离散小波(/包)分解；
所述步骤2的具体方法为：总体上来说，一个一维离散的信号，它的高频部分影响的是小波分解的高频第一层，低频部分影响的是小波分解的最深层及其低频层。将各层频带与实际信号的有效频带相比较，就可以确定小波分解。
步骤3、提取有效频段的小波系数：
提取有用频段的小波系数也可以看作是小波滤波，也就是把有用频带之外的小波分解系数强制置0。
步骤4、对提取的小波系数进行小波消噪处理：
所述步骤4的具体方法是：利用信号分析地基本理论，构造一个函数，利用它可以产生信号的默认阈值，再利用此阈值进行小波消噪处理，或者在检测装置地安装调试过程中，测出现场的噪声大小，进而求出阈值。
步骤5、对消噪后的信号进行小波重构；
所述步骤5的具体方法是：提取的有用频段的小波系数经消噪后再进行小波重构的波形。
小波分析能同时在时、频域内对信号进行分析，并能有效地区分信号中的突变部分和噪声，可以很好地保存有用信号中的尖峰和突变部分，从而实现信号的消噪。
本发明的有效性在中国科学院声学计量测试站声音记录性能测试中得到了验证，未采用和采用数字滤波处理(小波阈值滤波)的声音转换模块在测试中效果对比如图2(a)和图2(b)，处理后的信号中保留有原始信号的全部特征，但无关信息及噪声已大大减小甚至全部被消除。
需要强调的是，本发明所述实施例是说明性的，而不是限定性的，因此本发明包括并不限于具体实施方式中所述实施例，凡是由本领域技术人员根据本发明的技术方案得出的其他实施方式，同样属于本发明保护的范围。

Claims (5)

1.一种基于小波阈值滤波的音频采集***，其特征在于：包括拾音装置或音频设备和声音转换模块；所述声音转换模块包括带通滤波器、放大电路、混音处理模块、音频编码器和中央处理单元；所述拾音装置或音频设备的输出端依次与声音转换模块内的带通滤波器和放大电路相连接，用于将多路声音模拟信号进行滤波预处理后将有效音频信号进行放大；所述放大电路的输出端与混音处理模块相连接，用于实现多路声音信号整合；所述混音处理模块的输出端与音频编码器相连接，用于将多路声音模拟信号转换为数字量声音信号；所述音频编码器的输出端与中央处理器相连接，用于进行数字滤波和压缩运算。
2.根据权利要求1所述的一种基于小波阈值滤波的音频采集***，其特征在于：所述音频编码器的输出端与以太网驱动器相连接，通过以太网接口将网络数据发送至上位机。
3.如权利要求1和2所述的一种基于小波阈值滤波的音频采集***的采集方法，其特征在于：包括以下步骤：
步骤1、选定小波函数和小波分解层数；
步骤2、用小波分解函数对数据进行一维离散小波(/包)分解；
步骤3、提取有效频段的小波系数：
步骤4、对提取的小波系数进行小波消噪处理：
步骤5、对消噪后的信号进行小波重构。
4.根据权利要求3所述的一种基于小波阈值滤波的音频采集***的采集方法，其特征在于：所述步骤2的具体方法为：将各层频带与实际信号的有效频带相比较，从而确定小波分解。
5.根据权利要求3所述的一种基于小波阈值滤波的音频采集***的采集方法，其特征在于：所述步骤4的具体方法是：利用信号分析地基本理论，构造一个函数，利用它可以产生信号的默认阈值，再利用此阈值进行小波消噪处理，或者在检测装置地安装调试过程中，测出现场的噪声大小，进而求出阈值。
CN201811406537.2A 2018-11-23 2018-11-23 一种基于小波阈值滤波的音频采集***及方法 Pending CN109712639A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201811406537.2A CN109712639A (zh) 2018-11-23 2018-11-23 一种基于小波阈值滤波的音频采集***及方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201811406537.2A CN109712639A (zh) 2018-11-23 2018-11-23 一种基于小波阈值滤波的音频采集***及方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN109712639A true CN109712639A (zh) 2019-05-03

Family

ID=66255069

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201811406537.2A Pending CN109712639A (zh) 2018-11-23 2018-11-23 一种基于小波阈值滤波的音频采集***及方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN109712639A (zh)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113766173A (zh) * 2021-09-22 2021-12-07 广东电网有限责任公司 基于骨振子传音的变电消缺远程视频会诊***及方法
CN114722885A (zh) * 2022-06-09 2022-07-08 山东山矿机械有限公司 托辊搬运小车运行异常智能检测方法及***

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101047408A (zh) * 2006-03-31 2007-10-03 中国科学院声学研究所 一种数字化无线麦克风***
CN102176312A (zh) * 2011-01-07 2011-09-07 蔡镇滨 一种通过小波陷波来降低突发噪音的***及方法
CN102832908A (zh) * 2012-09-20 2012-12-19 西安科技大学 基于小波变换与变步长lms自适应滤波的信号降噪方法
CN204104121U (zh) * 2014-09-29 2015-01-14 唐晓明 一种ktv音频处理器
CN105134619A (zh) * 2015-09-28 2015-12-09 北京航空航天大学 一种基于小波能量、流形降维和动态时间规整的故障诊断与健康评估方法
CN108320746A (zh) * 2018-02-09 2018-07-24 杭州智仁建筑工程有限公司 一种智能家居***

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101047408A (zh) * 2006-03-31 2007-10-03 中国科学院声学研究所 一种数字化无线麦克风***
CN102176312A (zh) * 2011-01-07 2011-09-07 蔡镇滨 一种通过小波陷波来降低突发噪音的***及方法
CN102832908A (zh) * 2012-09-20 2012-12-19 西安科技大学 基于小波变换与变步长lms自适应滤波的信号降噪方法
CN204104121U (zh) * 2014-09-29 2015-01-14 唐晓明 一种ktv音频处理器
CN105134619A (zh) * 2015-09-28 2015-12-09 北京航空航天大学 一种基于小波能量、流形降维和动态时间规整的故障诊断与健康评估方法
CN108320746A (zh) * 2018-02-09 2018-07-24 杭州智仁建筑工程有限公司 一种智能家居***

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
徐志夺: "基于小波变换的语音增强算法研究", 《中国优秀硕士学位论文全文数据库信息科技辑》 *

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113766173A (zh) * 2021-09-22 2021-12-07 广东电网有限责任公司 基于骨振子传音的变电消缺远程视频会诊***及方法
CN113766173B (zh) * 2021-09-22 2023-06-27 广东电网有限责任公司 基于骨振子传音的变电消缺远程视频会诊***及方法
CN114722885A (zh) * 2022-06-09 2022-07-08 山东山矿机械有限公司 托辊搬运小车运行异常智能检测方法及***
CN114722885B (zh) * 2022-06-09 2022-08-16 山东山矿机械有限公司 托辊搬运小车运行异常智能检测方法及***

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN110867181A (zh) 基于scnn和tcnn联合估计的多目标语音增强方法
CN109741759B (zh) 一种面向特定鸟类物种的声学自动检测方法
CN113723171B (zh) 基于残差生成对抗网络的脑电信号去噪方法
CN102393423A (zh) 基于自适应阈值正交小波变换的兰姆波去噪方法
CN106094046A (zh) 基于奇异值分解和小波分析的时间域航空电磁数据去噪方法
CN102176312A (zh) 一种通过小波陷波来降低突发噪音的***及方法
CN107037486A (zh) 地球天然脉冲电磁场数据处理的时频谱分析方法及***
Jangjit et al. A new wavelet denoising method for noise threshold
CN109712639A (zh) 一种基于小波阈值滤波的音频采集***及方法
CN105044478A (zh) 一种输电线路可听噪声的多通道信号提取方法
CN110909827A (zh) 一种适用于风机叶片声音信号的降噪方法
CN105869126A (zh) 高光谱图像的压缩感知去噪方法
CN114707558A (zh) 冰崩次声特征提取及分类识别方法和介质
CN104133248B (zh) 一种高保真声波干扰压制方法
CN115376526A (zh) 一种基于声纹识别的电力设备故障检测方法及***
CN111650654A (zh) 联合emd与wt算法的地面磁共振信号尖峰噪声剔除方法
CN114690003A (zh) 一种基于eemd的局放信号降噪方法
CN112750426B (zh) 移动终端语音分析***
CN113095113B (zh) 一种用于水下目标识别的小波线谱特征提取方法及***
CN115389888B (zh) 一种基于高压电缆的局部放电实时监测***
CN110459197B (zh) 用于微弱盲信号去噪与提取的信号增强器及方法
CN103323853B (zh) 一种基于小波包和双谱的鱼类识别方法及***
CN106024006A (zh) 基于小波变换的鲸类叫声信号去噪方法和装置
CN116386589A (zh) 一种基于智能手机加速度传感器的深度学习语音重建方法
CN116665681A (zh) 一种基于组合滤波的雷声识别方法

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
TA01 Transfer of patent application right
TA01 Transfer of patent application right

Effective date of registration: 20190722

Address after: 300131 Tianjin Road, No. 1, No. 1, Hongqiao District

Applicant after: TIANJIN QISUO PRECISION ELECTROMECHANICAL TECHNOLOGY CO.,LTD.

Address before: 300131 Tianjin Road, No. 1, No. 1, Hongqiao District

Applicant before: CHINA SHIPBUILDING INDUSTRY CORPORATION NO.707 Research Institute

RJ01 Rejection of invention patent application after publication
RJ01 Rejection of invention patent application after publication

Application publication date: 20190503