JP5115952B2 - 雑音抑圧装置および雑音抑圧方法 - Google Patents
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Description
J.R. Deller, J.G. Proakis, J.H.L. Hansen, "Discrete-Time Processing of Speech Signals," Macmillan Press, 1993 A. Kawamura, K. Fujii, Y. Itoh and Y. Fukui, "A Noise Reduction Method Based on Linear Prediction Analysis," IEICE Trans. Fundamentals, vol.J85-A, no.4, pp.415-423, May 2002 W. Kim and H. Ko, "Noise Variance Estimation for Kalman Filtering of Noise Speech," IEICE Trans. Inf. & syst., vol.E84-D, no.1, pp.155-160, Jan 2001
図1は、本発明の実施の形態1に係る雑音抑圧装置の構成を示すブロック図である。
改良手法<本手法<従来手法
である。
従来手法<改良手法<本手法
である。
実施の形態2は、実施の形態1に示す雑音抑圧装置を音声に適用した場合である。
本発明に係る雑音抑圧装置は、雑音抑圧以外の用途にも応用可能である。以下、その一つの応用例について説明する。
110 入力部
120 サンプリング部
130 A/D変換部
140 バッファ
150 雑音抑圧処理部
160 出力部
210 パーソナルコンピュータ
211 操作装置
212 ディスプレイ
213 バスインタフェース
214 記録装置
215 主記憶メモリ
216 中央演算装置
220 マイクロホン
300 マルチキャリア受信装置
301 検波部
302 GI除去部
303 チャネル等化部
304 チャネル推定部
305 FFT部
306 復調部
307 復号部
500、501 信号ベクトル
502 観測ベクトル
503 付加雑音信号ベクトル
504 駆動雑音ベクトル
505 状態遷移行列
506 状態遷移行列
Claims (9)
- 所望の情報に雑音が混在した観測情報のみから前記所望情報を推定する雑音抑圧装置であって、
前記観測情報を取得する取得手段と、
有色雑音を駆動源として用いるカルマンフィルタを用いて、取得された前記観測情報から前記雑音を除去して前記所望情報を抽出する抽出手段と、を有し、
前記カルマンフィルタは、
状態空間モデルの状態方程式において自己回帰モデルの係数を使用しないように構成されている、
雑音抑制装置。 - 前記抽出手段は、
時刻nのみの観測情報に対して、時刻nまでの情報により前記所望情報を含む時刻n+1のシステムの状態量を推定した場合の推定誤差の第1相関値行列を算出する第1の相関演算部と、
時刻nのみの観測情報に対して、前記第1の相関演算部によって算出された前記推定誤差の第1相関値行列を用いて、時刻n+1までの情報による当該時刻での前記状態量の最適推定値ベクトルと、時刻nまでの情報による時刻n+1での前記状態量の最適推定値ベクトルと、前記観測情報を含む観測量の推定誤差ベクトルと、の関係を規定するための重み係数行列を算出する重み係数算出部と、
時刻nのみの観測情報に対して、時刻nまでの情報による時刻n+1での前記状態量の第1最適推定値ベクトルを算出する第1の最適推定値算出部と、
時刻nのみの観測情報に対して、前記重み係数算出部によって算出された前記重み係数行列を用いて、時刻n+1までの情報による当該時刻での前記状態量の第2最適推定値ベクトルを算出する第2の最適推定値算出部と、
時刻nのみの観測情報に対して、時刻n+1までの情報により当該時刻の前記状態量を推定した場合の推定誤差の第2相関値行列を算出する第2の相関演算部と、
を有する請求項1記載の雑音抑圧装置。 - 前記第1の相関演算部は、
所定の状態遷移行列、与えられた駆動源ベクトルの共分散の要素値、および与えられたまたは前回前記第2の相関演算部によって算出された前記推定誤差の第2相関値行列を用いて、前記推定誤差の第1相関値行列の算出を行い、
前記重み係数算出部は、
前記第1の相関演算部によって算出された前記推定誤差の第1相関値行列、与えられた観測遷移行列、および与えられた雑音ベクトルの共分散の要素値を用いて、前記重み係数行列の算出を行い、
前記第1の最適推定値算出部は、
前記状態遷移行列、および、与えられたまたは前回前記第2の最適推定値算出部によって算出された前記状態量の第2最適推定値ベクトルを用いて、前記状態量の第1最適推定値ベクトルの算出を行い、
前記第2の最適推定値算出部は、
前記第1の最適推定値算出部によって算出された前記状態量の第1最適推定値ベクトル、前記重み係数算出部によって算出された前記重み係数行列、前記観測遷移行列、および時刻n+1のみにおける観測量を用いて、前記状態量の第2最適推定値ベクトルの算出を行い、
前記第2の相関演算部は、
前記重み係数算出部によって算出された前記重み係数行列、前記観測遷移行列、および前記第1の相関演算部によって算出された前記推定誤差の第1相関値行列を用いて、前記推定誤差の第2相関値行列の算出を行う、
請求項2記載の雑音抑圧装置。 - 所望の情報に雑音が混在した観測情報のみから前記所望情報を推定する雑音抑圧方法であって、
前記観測情報を取得する取得ステップと、
有色雑音を駆動源として用いるカルマンフィルタを用いて、取得した前記観測情報から前記雑音を除去して前記所望情報を抽出する抽出ステップと、を有し、
前記カルマンフィルタは、
状態空間モデルの状態方程式において自己回帰モデルの係数を使用しないように構成されている、
雑音抑圧方法。 - 前記抽出ステップは、
時刻nのみの観測情報に対して、時刻nまでの情報により前記所望情報を含む時刻n+1のシステムの状態量を推定した場合の推定誤差の第1相関値行列を算出する第1の相関演算工程と、
時刻nのみの観測情報に対して、前記第1の相関演算工程で算出した前記推定誤差の第1相関値行列を用いて、時刻n+1までの情報による当該時刻での前記状態量の最適推定値ベクトルと、時刻nまでの情報による時刻n+1での前記状態量の最適推定値ベクトルと、前記観測情報を含む観測量の推定誤差ベクトルと、の関係を規定するための重み係数行列を算出する重み係数算出工程と、
時刻nのみの観測情報に対して、時刻nまでの情報による時刻n+1での前記状態量の第1最適推定値ベクトルを算出する第1の最適推定値算出工程と、
時刻nのみの観測情報に対して、前記重み係数算出工程で算出した前記重み係数行列を用いて、時刻n+1までの情報による当該時刻での前記状態量の第2最適推定値ベクトルを算出する第2の最適推定値算出工程と、
時刻nのみの観測情報に対して、時刻n+1までの情報により当該時刻の前記状態量を推定した場合の推定誤差の第2相関値行列を算出する第2の相関演算工程と、
を有する請求項4記載の雑音抑圧方法。 - 前記第1の相関演算工程は、
所定の状態遷移行列、与えられた駆動源ベクトルの共分散の要素値、および与えられたまたは前回前記第2の相関演算工程で算出した前記推定誤差の第2相関値行列を用いて、前記推定誤差の第1相関値行列の算出を行い、
前記重み係数算出工程は、
前記第1の相関演算工程で算出した前記推定誤差の第1相関値行列、与えられた観測遷移行列、および与えられた雑音ベクトルの共分散の要素値を用いて、前記重み係数行列の算出を行い、
前記第1の最適推定値算出工程は、
前記状態遷移行列、および、与えられたまたは前回前記第2の最適推定値算出工程で算出した前記状態量の第2最適推定値ベクトルを用いて、前記状態量の第1最適推定値ベクトルの算出を行い、
前記第2の最適推定値算出工程は、
前記第1の最適推定値算出工程で算出した前記状態量の第1最適推定値ベクトル、前記重み係数算出工程で算出した前記重み係数行列、前記観測遷移行列、および時刻n+1のみにおける観測量を用いて、前記状態量の第2最適推定値ベクトルの算出を行い、
前記第2の相関演算工程は、
前記重み係数算出工程で算出した前記重み係数行列、前記観測遷移行列、および前記第1の相関演算工程で算出した前記推定誤差の第1相関値行列を用いて、前記推定誤差の第2相関値行列の算出を行う、
請求項5記載の雑音抑圧方法。 - 所望の情報に雑音が混在した観測情報のみから前記所望情報を推定するための雑音抑圧プログラムであって、
コンピュータに、
前記観測情報を取得する取得ステップと、
有色雑音を駆動源として用いるカルマンフィルタを用いて、取得した前記観測情報から前記雑音を除去して前記所望情報を抽出する抽出ステップと、前記カルマンフィルタは、状態空間モデルの状態方程式において自己回帰モデルの係数を使用しないように構成されている、
を実行させるための雑音抑制プログラム。 - 前記抽出ステップは、
時刻nのみの観測情報に対して、時刻nまでの情報により前記所望情報を含む時刻n+1のシステムの状態量を推定した場合の推定誤差の第1相関値行列を算出する第1の相関演算工程と、
時刻nのみの観測情報に対して、前記第1の相関演算工程で算出した前記推定誤差の第1相関値行列を用いて、時刻n+1までの情報による当該時刻での前記状態量の最適推定値ベクトルと、時刻nまでの情報による時刻n+1での前記状態量の最適推定値ベクトルと、前記観測情報を含む観測量の推定誤差ベクトルと、の関係を規定するための重み係数行列を算出する重み係数算出工程と、
時刻nのみの観測情報に対して、時刻nまでの情報による時刻n+1での前記状態量の第1最適推定値ベクトルを算出する第1の最適推定値算出工程と、
時刻nのみの観測情報に対して、前記重み係数算出工程で算出した前記重み係数行列を用いて、時刻n+1までの情報による当該時刻での前記状態量の第2最適推定値ベクトルを算出する第2の最適推定値算出工程と、
時刻nのみの観測情報に対して、時刻n+1までの情報により当該時刻の前記状態量を推定した場合の推定誤差の第2相関値行列を算出する第2の相関演算工程と、
を有する請求項7記載の雑音抑圧プログラム。 - 前記第1の相関演算工程は、
所定の状態遷移行列、与えられた駆動源ベクトルの共分散の要素値、および与えられたまたは前回前記第2の相関演算工程で算出した前記推定誤差の第2相関値行列を用いて、前記推定誤差の第1相関値行列の算出を行い、
前記重み係数算出工程は、
前記第1の相関演算工程で算出した前記推定誤差の第1相関値行列、与えられた観測遷移行列、および与えられた雑音ベクトルの共分散の要素値を用いて、前記重み係数行列の算出を行い、
前記第1の最適推定値算出工程は、
前記状態遷移行列、および、与えられたまたは前回前記第2の最適推定値算出工程で算出した前記状態量の第2最適推定値ベクトルを用いて、前記状態量の第1最適推定値ベクトルの算出を行い、
前記第2の最適推定値算出工程は、
前記第1の最適推定値算出工程で算出した前記状態量の第1最適推定値ベクトル、前記重み係数算出工程で算出した前記重み係数行列、前記観測遷移行列、および時刻n+1のみにおける観測量を用いて、前記状態量の第2最適推定値ベクトルの算出を行い、
前記第2の相関演算工程は、
前記重み係数算出工程で算出した前記重み係数行列、前記観測遷移行列、および前記第1の相関演算工程で算出した前記推定誤差の第1相関値行列を用いて、前記推定誤差の第2相関値行列の算出を行う、
請求項8記載の雑音抑圧プログラム。
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