复杂环境下语音信号处理的深度学习方法

图书标准信息

• 作者 张晓雷
• 出版社 清华大学出版社
• 出版时间 2022-01
• 版次 1
• ISBN 9787302590002
• 定价 168.00元
• 装帧 其他
• 开本 16开
• 纸张 胶版纸

【内容简介】

语音降噪处理是信号处理的重要分支领域。近年来，该领域在人工智能与深度学习技术的驱动下取得了突破性进展。本书系统总结语音降噪处理的深度学习方法，尽可能涵盖该方法的前沿进展。全书共分8章。第 1章是绪论；第 2章介绍深度学习的基础知识和常见的深度网络模型；第 3～6章集中介绍基于深度学习的语音降噪处理前端算法，其中，第 3章介绍语音检测，第4章介绍单通道语音增强，第5章介绍多通道语音增强，第6章介绍多说话人语音分离；第7章和第 8章分别介绍基于深度学习的语音降噪处理在声纹识别和语音识别方面的应用，其中着重介绍基于深度学习的现代声纹识别、语音识别基础和前沿进展。 本书专业性较强，主要面向具备一定语音信号处理和机器学习基础、致力于从事智能语音处理相关工作的高年级本科生、研究生和专业技术人员。

【作者简介】

张晓雷，西北工业大学教授，博导，入选国家千人计划青年项目、陕西省百人计划青年项目。清华大学博士、美国俄亥俄州立大学博士后。从事声信号与语音处理，机器学习，人工智能的研究工作。在Neural Networks、IEEE TPAMI、IEEE TASLP、IEEE TCYB、IEEE TSMCB等期刊、会议发表论文50余篇。合著译著1部。承担国家重点研发计划、国家自然科学基金重点项目等省部级以上项目10余项。论文“Multilayer Bootstrap Networks”获得国际神经网络学会与国际期刊《Neural Networks》联合授予的2020年度论文奖。获得亚太信号与信息处理学会杰出讲者称号、UbiMedia 2019国际会议论文奖、北京市科学技术一等奖、教育部科技成果完成者荣誉称号。研究成果在国内三大电信运营商、金融、交通、保险等行业的20余家主流企业成功应用。

【目录】

第 1章绪论1

第 2章深度学习基础5 

2.1有监督学习 5 

2.2单层神经网络 6 

2.2.1基本模型6 

2.2.2激活函数7 

2.3前馈深度神经网络.10 

2.3.1反向传播算法11 

2.3.2正则化15 

2.4循环神经网络 17 

2.4.1循环神经网络基础17 

2.4.2长短时记忆网络20 

2.4.3门控循环神经网络22 

2.4.4深层 RNN结构23 

2.4.5序列数据的 RNN建模框架 25 

2.5卷积神经网络 26 

2.5.1卷积神经网络基础27 

2.5.2其他卷积形式31 

2.5.3残差神经网络35 

2.5.4时序卷积网络37 

2.6神经网络中的归一化 39 

2.6.1批归一化39 

2.6.2层归一化41 

2.7神经网络中的注意力机制.42 

2.7.1编码器-解码器框架42 

2.7.2 编码器

-注意力机制-解码器框架44 

2.

7.3 单调注意力机制46 

Transformer47

 

2.7.4 

2.8生成对抗网络 

48 

2.8.1 基本结构 

.49 

2.8.2 模型训练 

.51 

 

2.9本章小结 

52

 

第 3章语音检测53 

3.1引言

.53 

3.2基本知识 

54 

3.2.1 信号模型 

.54 

3.2.2 评价指标 

.55 

 

3.3语音检测模型 

57 

3.

3.1 语音检测模型的基本框架57 

3.

3.2 基于深度置信网络的语音检测58 

3.

3.3 基于降噪深度神经网络的语音检测61 

3.

3.4 基于多分辨率堆栈的语音检测模型框架63 

 

3.

4语音检测模型的损失函数.65 

3.

4.1 小化交叉熵66 

3.

4.2 小均方误差66 

3.4.3 化 

ROC曲线下面积66 

 

3.

5语音检测的声学特征 69 

3.

5.1 短时傅里叶变换的频带选择69 

3.

5.2 多分辨率类耳蜗频谱特征70 

 

3.

6模型的泛化能力.72 

3.7本章小结 

73

 

第 4章单通道语音增强75 

4.1引言

.75 

4.2基本知识 

77 

4.2.1 信号模型 

.77 

4.2.2 评价指标 

.79 

 

4.3频域语音增强 

81 

4.3.1算法框架 

.81 

4.3.2训练目标 

.82 

4.

3.3语音增强模型89 

4.

3.4语音去混响模型93 

 

4.4时域语音增强 

100 

4.4.1关键问题 

.101 

4.4.2卷积模型 

.102 

4.4.3损失函数 

.104 

 

4.5本章小结 

106

 

第 5章多通道语音增强107 

5.1引言

107 

5.2信号模型 

108 

5.

3空间特征提取法 109 

5.3.1空间特征 

.109 

5.3.2深度模型 

.111 

 

5.4波束形成方法 

113 

5.

4.1自适应波束形成器114 

5.4.2噪声估计 

.116 

5.

4.3基于神经网络的波束形成方法117 

 

5.

5自组织麦克风阵列方法 121 

5.

5.1深度自组织波束形成123 

5.

5.2通道权重估计124 

5.

5.3通道选择算法125 

 

5.6本章小结 

131

 

第 6章多说话人语音分离  133 

6.1引言

133 

6.2信号模型 

134 

6.

3与说话人相关的语音分离方法 134 

6.

3.1模型匹配法134 

6.

3.2声纹特征法139 

 

6.

4与说话人无关的语音分离142 

6.

4.1深度聚类算法143 

6.

4.2置换不变训练算法146 

6.

4.3基于时域卷积的端到端语音分离算法148 

 

6.5本章小结 

151

 

第 7章声纹识别153 

7.1引言

153 

7.2说话人确认

155 

7.

2.1说话人确认基础155 

7.

2.2基于分类损失的深度嵌入说话人确认算法159 

7.

2.3基于确认损失的端到端说话人确认算法168 

 

7.

3说话人分割聚类 173 

7.

3.1说话人分割聚类基础174 

7.

3.2分阶段说话人分割聚类176 

7.

3.3端到端说话人分割聚类算法180 

 

7.4鲁棒声纹识别 

183 

7.

4.1结合增强前端的抗噪声纹识别183 

7.

4.2基于无监督域自适应的鲁棒声纹识别185 

 

7.5本章小结 

188

 

第 8章语音识别191 

8.1引言

191 

8.2语音识别基础 

193 

8.2.1信号模型 

.193 

8.2.2评价指标 

.193 

 

8.

3端到端语音识别 194 

8.

3.1连接时序分类模型194 

8.

3.2注意力机制模型203 

 

8.

4语音识别的噪声鲁棒方法206 

8.5说话人自适应 

210 

8.

5.1说话人自适应训练210 

8.

5.2测试阶段自适应214 

 

8.6本章小结 

220

 

参考文献 221