عنوان پایان نامه: حذف بهينه نويز صنعتي با استفاده از فيلترهاي تککانالهپاياننامه دوره کارشناسي ارشد مهندسي برق-الکترونيکقالب بندی: wordتعداد صفحات: 86شرح مختصر: يکي از موضوعات مهم پردازش سيگنال، کاهش و حذف نويز ناخواسته از سيگنال اصلي و بهبودآن است. تکنيکهاي بهبودميتوانند به دو گروه تککاناله و چندکاناله تقسيم شوند. سيستمهاي تککاناله، متداولترين نوع الگوريتمهاي بلادرنگ ميباشد چرا که به سادگي قابل پيادهسازي هستند و به طور نسبي هزينه آنها کمتر از سيستمهايي با چند کانال ورودي ميباشد. در ميان روشهاي تککاناله حذف نويز، روش فيلتر کالمن و فيلتر ذرهاي به دلايل متعددي از جمله توانايي بالا در حذف نويز و سرعت بالاي الگوريتم از اهميت زيادي برخوردار هستند. مهمترين چالش در روش کالمن و نيز فيلتر ذرهاي، نداشتن تخمين درست از پارامترهاي صوت و نويز ميباشد. که بدليل تخمين نادقيق مقداري نويز باقي ميماند. در اين رساله يک فيلتر ذرهاي بر اساس جداسازي فريمهاي صوتي از غيرصوتي و نسبت مقادير متفاوت تعداد ذره و مرتبه برازش خودکار به اين فريمها ارائه ميگردد که حجم محاسبات را به شدت کاهش داده در حاليکه کيفيت به دست آمده به صورت محسوس تغيير نميکند. اين گفتهها با معيارهاي ذهني و عيني تاييد ميشوند.فهرست مطالب:فهرست جدولهافهرست شکلهادفصل 1- مقدمه 11-1- تعريف مسئله. 11-2- راهکارهاي موجود. 21-3- خلاصه کارهاي انجام گرفته. 41-4- هدف تحقيق.. 51-5- فصل بندي پاياننامه. 6فصل 2- روشهاي مختلف بهبودگفتار. 72-1- پيش زمينههاي تئوري سيگنال گفتار82-2- نويز و انواع آن.. 142-4- روش تفريق طيفي.. 192-4-1- اصول پايه جداسازي طيفي.. 192-5- فيلتر وينر232-5-1- فيلتر وينر در حوزه زمان.. 242-6- روش هايبرپايه يمدلهايآماري.. 262-6-1- تخمينگر حداکثر شباهت... 262-7- الگوريتمهاي زيرفضايي.. 29فصل 3- فيلتر کالمن متوالي.. 303-1- مقدمه........ 313-2- تئوري فيلترکالمن.. 313-3- انواع فيلترکالمن.. 343-3-1- فيلتر کالمن در حوزه زمان ارائه شده توسط پاليوال.. 343-4- فيلتر کالمن متوالي براي حذف نويز رنگي.. 353-5- الگوريتم بر پايه EM... 413-5-1- قسمت تخمين حالت (قدمE)423-5-2- بازگشتي روبه جلو. 423-5-3- بازگشتي روبه عقب... 423-5-4- تخمين پارامترها )قدم M)43فصل 4- فيلتر ذره اي 454-1- مقدمه........ 464-2- فرموله کردن مسئله. 474-2-1- مدل GAR......... 474-2-2- مدل فضاي حالت 484-3- EM تحميلي متوالي.. 494-3-1- قدم E.. 504-3-2- قدم M... 504-4- قدم E استنتاج با استفاده از RBPF. 504-5- روش پيشنهادي.. 52فصل 5- روش هاي ارزيابي کيفيت گفتار. 555-1- اندازهگيري Subjective کيفيت گفتار565-2- SNR کلي(OSNR)565-2-1- اندازه گيري ايتاکورا-سايتو (IS)575-2-2- شيب طيفي وزندار(WSS)575-2-3- اندازهگيري اعوجاج طيفي Bark اصلاح شده (MBSD)585-3- SNR متوسط تکه اي.. 585-4- الگوريتم PESQ.. 595-5- لگاريتم نسبت مساحت (LAR)59فصل 6- آزمون الگوريتمها606-1- نتايج آزمايشگاهي.. 61فصل 7- نتيجه گيري 667-1- نتيجهگيري 677-2- پيشنهادات 67فهرست مراجع.. 69واژه نامه فارسي به انگليسي.. 72واژه نامه انگليسي به فارسي.. فهرست شکلها شکل 1‑1: نويز جمعشونده پشتزمينه......................................2شکل1-2: تداخل ويرانگر...................................3شکل2-1: شکل موج زماني جمله "The wife helped her husband" ...........................7شکل2-2: يک تصوير مقطعي از آناتومي توليد صوت......................................8شکل 2-3: طرحي از تارهاي صوتي که پايين حنجره وجود دارند....................9شکل2-4: شکل موج هواي ناي. دوره پيچ با T نشانه گذاري شده است.................................9شکل 2-5: نمودار شکل موج جريان هوايي ناي و طيف آن..................................11شکل2-6: طيف شکل موج ناي، پاسخ فرکانسي تارهاي صوتي، طيف گفتار خروجي.............12شکل2-7: شکل موج زماني و طيف مصوت /eh/..........................................13شکل 2-8:شکل موج و طيف نويز خودرو.............................................14شکل 2-9:شکل موج و طيف نويز رستوران.....................................15شکل2-10: شکل موج و طيف نويز قطار.............................................15شکل2-11: طيف نويز سفيد..............................................16شکل2-12: طيف نويز صورتي.............................................17شکل2-13: شکل موج زماني نويز صنعتي................................................17شکل2-14: طيف نويز صنعتي.............................................18شکل2-15: فرم عمومي الگوريتم تفريق طيفي..............................................23شکل 2-16: نمودار مسئله فيلترينگ آماري....................................... ........24شکل 2-17: نمودار مدل مخفي مارکوف........................................34شکل3-1 عمليات تطبيقي فيلتر کالمن........................................................36شکل3-2: شکل موج سيگنال گفتار تميز به طول 3 ثانيه....... .......................37شکل3-3: شکل موج سيگنال گفتار نويزي 5 دسي بل.... ..............................38شکل3-4: شکل موج سيگنال گفتار بهبود يافته با روش کالمن رنگي برداري.......................44شکل3-5: شکل موج سيگنال گفتار بهبود يافته با روش کالمن رنگي عددي........................44شکل3-6: سيگنال گفتار نويزي با SNR 5 دسيبل ورودي................................................48شکل3-7: شکل موج سيگنال گفتار بهبود يافته با روش KEM..............................48شکل4-1: نمودار روش پيشنهادي براي فيلتر ذرهاي................................................57شکل6-1: مقايسه بين حالت نويزي و ايدهآل در برابر نويز سفيد.............................65شکل6-2: مقايسه بين حالت نويزي و ايدهآل در برابر نويز رنگي.......................................65شکل6-3: مقايسه بين حالت نويزي و ايدهآل در برابر نويز صنعتي..............................56شکل6-4: مقايسه بين الگوريتمهاي مختلف در برابر نويز سفيد..................................66شکل6-5: مقايسه بين الگوريتمهاي مختلف در برابر نويز رنگي...........................66شکل6-6: مقايسه بين الگوريتمهاي مختلف در برابر نويز صنعتي...................67شکل6-7: مقايسه روش KEM با ديگر روشهاي متداول ......................................70شکل6-8: مقايسه روش RBPF+EM با ديگر روشهاي متداول...........................71
پایان نامه حذف بهينه نويز صنعتي با استفاده از فيلترهاي تککاناله
عنوان پایان نامه: حذف بهينه نويز صنعتي با استفاده از فيلترهاي تککانالهپاياننامه دوره کارشناسي ارشد مهندسي برق-الکترونيکقالب بندی: wordتعداد صفحات: 86شرح مختصر: يکي از موضوعات مهم پردازش سيگنال، کاهش و حذف نويز ناخواسته از سيگنال اصلي و بهبودآن است. تکنيکهاي بهبودميتوانند به دو گروه تککاناله و چندکاناله تقسيم شوند. سيستمهاي تککاناله، متداولترين نوع الگوريتمهاي بلادرنگ ميباشد چرا که به سادگي قابل پيادهسازي هستند و به طور نسبي هزينه آنها کمتر از سيستمهايي با چند کانال ورودي ميباشد. در ميان روشهاي تککاناله حذف نويز، روش فيلتر کالمن و فيلتر ذرهاي به دلايل متعددي از جمله توانايي بالا در حذف نويز و سرعت بالاي الگوريتم از اهميت زيادي برخوردار هستند. مهمترين چالش در روش کالمن و نيز فيلتر ذرهاي، نداشتن تخمين درست از پارامترهاي صوت و نويز ميباشد. که بدليل تخمين نادقيق مقداري نويز باقي ميماند. در اين رساله يک فيلتر ذرهاي بر اساس جداسازي فريمهاي صوتي از غيرصوتي و نسبت مقادير متفاوت تعداد ذره و مرتبه برازش خودکار به اين فريمها ارائه ميگردد که حجم محاسبات را به شدت کاهش داده در حاليکه کيفيت به دست آمده به صورت محسوس تغيير نميکند. اين گفتهها با معيارهاي ذهني و عيني تاييد ميشوند.فهرست مطالب:فهرست جدولهافهرست شکلهادفصل 1- مقدمه 11-1- تعريف مسئله. 11-2- راهکارهاي موجود. 21-3- خلاصه کارهاي انجام گرفته. 41-4- هدف تحقيق.. 51-5- فصل بندي پاياننامه. 6فصل 2- روشهاي مختلف بهبودگفتار. 72-1- پيش زمينههاي تئوري سيگنال گفتار82-2- نويز و انواع آن.. 142-4- روش تفريق طيفي.. 192-4-1- اصول پايه جداسازي طيفي.. 192-5- فيلتر وينر232-5-1- فيلتر وينر در حوزه زمان.. 242-6- روش هايبرپايه يمدلهايآماري.. 262-6-1- تخمينگر حداکثر شباهت... 262-7- الگوريتمهاي زيرفضايي.. 29فصل 3- فيلتر کالمن متوالي.. 303-1- مقدمه........ 313-2- تئوري فيلترکالمن.. 313-3- انواع فيلترکالمن.. 343-3-1- فيلتر کالمن در حوزه زمان ارائه شده توسط پاليوال.. 343-4- فيلتر کالمن متوالي براي حذف نويز رنگي.. 353-5- الگوريتم بر پايه EM... 413-5-1- قسمت تخمين حالت (قدمE)423-5-2- بازگشتي روبه جلو. 423-5-3- بازگشتي روبه عقب... 423-5-4- تخمين پارامترها )قدم M)43فصل 4- فيلتر ذره اي 454-1- مقدمه........ 464-2- فرموله کردن مسئله. 474-2-1- مدل GAR......... 474-2-2- مدل فضاي حالت 484-3- EM تحميلي متوالي.. 494-3-1- قدم E.. 504-3-2- قدم M... 504-4- قدم E استنتاج با استفاده از RBPF. 504-5- روش پيشنهادي.. 52فصل 5- روش هاي ارزيابي کيفيت گفتار. 555-1- اندازهگيري Subjective کيفيت گفتار565-2- SNR کلي(OSNR)565-2-1- اندازه گيري ايتاکورا-سايتو (IS)575-2-2- شيب طيفي وزندار(WSS)575-2-3- اندازهگيري اعوجاج طيفي Bark اصلاح شده (MBSD)585-3- SNR متوسط تکه اي.. 585-4- الگوريتم PESQ.. 595-5- لگاريتم نسبت مساحت (LAR)59فصل 6- آزمون الگوريتمها606-1- نتايج آزمايشگاهي.. 61فصل 7- نتيجه گيري 667-1- نتيجهگيري 677-2- پيشنهادات 67فهرست مراجع.. 69واژه نامه فارسي به انگليسي.. 72واژه نامه انگليسي به فارسي.. فهرست شکلها شکل 1‑1: نويز جمعشونده پشتزمينه......................................2شکل1-2: تداخل ويرانگر...................................3شکل2-1: شکل موج زماني جمله "The wife helped her husband" ...........................7شکل2-2: يک تصوير مقطعي از آناتومي توليد صوت......................................8شکل 2-3: طرحي از تارهاي صوتي که پايين حنجره وجود دارند....................9شکل2-4: شکل موج هواي ناي. دوره پيچ با T نشانه گذاري شده است.................................9شکل 2-5: نمودار شکل موج جريان هوايي ناي و طيف آن..................................11شکل2-6: طيف شکل موج ناي، پاسخ فرکانسي تارهاي صوتي، طيف گفتار خروجي.............12شکل2-7: شکل موج زماني و طيف مصوت /eh/..........................................13شکل 2-8:شکل موج و طيف نويز خودرو.............................................14شکل 2-9:شکل موج و طيف نويز رستوران.....................................15شکل2-10: شکل موج و طيف نويز قطار.............................................15شکل2-11: طيف نويز سفيد..............................................16شکل2-12: طيف نويز صورتي.............................................17شکل2-13: شکل موج زماني نويز صنعتي................................................17شکل2-14: طيف نويز صنعتي.............................................18شکل2-15: فرم عمومي الگوريتم تفريق طيفي..............................................23شکل 2-16: نمودار مسئله فيلترينگ آماري....................................... ........24شکل 2-17: نمودار مدل مخفي مارکوف........................................34شکل3-1 عمليات تطبيقي فيلتر کالمن........................................................36شکل3-2: شکل موج سيگنال گفتار تميز به طول 3 ثانيه....... .......................37شکل3-3: شکل موج سيگنال گفتار نويزي 5 دسي بل.... ..............................38شکل3-4: شکل موج سيگنال گفتار بهبود يافته با روش کالمن رنگي برداري.......................44شکل3-5: شکل موج سيگنال گفتار بهبود يافته با روش کالمن رنگي عددي........................44شکل3-6: سيگنال گفتار نويزي با SNR 5 دسيبل ورودي................................................48شکل3-7: شکل موج سيگنال گفتار بهبود يافته با روش KEM..............................48شکل4-1: نمودار روش پيشنهادي براي فيلتر ذرهاي................................................57شکل6-1: مقايسه بين حالت نويزي و ايدهآل در برابر نويز سفيد.............................65شکل6-2: مقايسه بين حالت نويزي و ايدهآل در برابر نويز رنگي.......................................65شکل6-3: مقايسه بين حالت نويزي و ايدهآل در برابر نويز صنعتي..............................56شکل6-4: مقايسه بين الگوريتمهاي مختلف در برابر نويز سفيد..................................66شکل6-5: مقايسه بين الگوريتمهاي مختلف در برابر نويز رنگي...........................66شکل6-6: مقايسه بين الگوريتمهاي مختلف در برابر نويز صنعتي...................67شکل6-7: مقايسه روش KEM با ديگر روشهاي متداول ......................................70شکل6-8: مقايسه روش RBPF+EM با ديگر روشهاي متداول...........................71