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专利号: 2020108538376
申请人: 南京工程学院
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 乐器;声学
更新日期:2025-12-19
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种语音信号的参数化表达、加密传输和重构的方法,其特征在于:对于任一个时间段[0,T]的语音信号f(t)=r(t)+w,其中r(t)是信号,w是噪声,根据语音信号r(t)的频带宽度ωM和给定的时频带划分要求{0<ω0<ω1<…<ωn<ωn+1<…<ωM},基于核函数序列{φn(t)|n=0,1,2,3…M},实现对语音信号的时频域分解,具体是:确定如下辛格函数族以辛格函数簇中的各个成员为基础核函数,以基础核函数构成核函数序列,分别对数据序列及其派生的子数据序列进行M次最小方差回归运算,得到函数序列{fn(t)|n=0,1,2…M+1},使得 其中f0(t)是低频信号,其带宽是[0,ω0),fn(t)n=1,2…M是带通信号,其频域范围是[ωn‑1,ωn),fM+1(t)是经过多步分解后的残差,也是带通信号,其频带的下限为ωM,其频带上限与原始信号f(t)=r(t)+w的频带上限相同,对信号进行时频域分解后形成参数化数组,可用于加密传输和重构。

2.根据权利要求1所述的一种语音信号的参数化表达、加密传输和重构的方法,其特征在于,对所述时间段[0,T]的语音信号f(t)=r(t)+w,以采样周期T0进行采样,采样周期T0的上限为 通过采样得到数据序列 以其为数据样本,以辛格函数为基础核函数,并以此构建核函数序列,通过最小方差回归运算得到带宽是[0,ω0)的低频信号f0(t),再计算第一次差值信号c1(t)=f(t)‑f0(t),并以采样周期T1对c1(t)进行采样,得到数据序列 以其为数据样本,以辛格函数为基础核函数,并以此构建核函数序列,通过最小方差回归运算得到带宽是[ω0,ω1)的带通信号f1(t),一般地,当得到带通信号fn‑1(t)后,计算第n次的差值信号以采样周期Tn对cn(t)进行采样,采样周期Tn的上限为 通过采样得到数据序列 以其为数据样本,以辛格函数 为

基础核函数,并以此构建核函数序列,通过最小方差回归运算得到带宽是[ωn‑1,ωn)的带通信号fn(t)。

3.根据权利要求2所述的一种语音信号的参数化表达、加密传输和重构的方法,其特征在于 ,获取 所述的 差值 信号 及 相应 采样数 据序 列时,要计算该数据序列的范数 当范数Fn小于

设定的值时,对信号的时频分解结束,差值信号cn(t)作为残差信号。

4.根据权利要求1或权利要求2所述的一种语音信号的参数化表达、加密传输和重构的方法,其特征在于,所述以辛格函为基础核函数,并以此构建核函数序列的方法是:在以采样周期T0对信号f(t)=r(t)+w进行采样时,采样时间点序列为 以辛格 函 数 为 基 础 核函 数 ,并 以 此构 建 的核 函 数 序列 为 :一般地,在以采样周期Tn对第n次差值信号cn(t)进

行采样时,采样时间点序列为 以辛格函数 为基础

核函数,并以此构建的核函数序列为:

5.根据权利要求2所述的一种语音信号的参数化表达、加密传输和重构的方法,其特征在于,所述通过最小方差回归运算得到带宽是[0,ω0)的低频信号f0(t),以及带宽是[ωn‑1,ωn)的带通信号fn(t)的方法包括以下步骤:S1:根据核函数序列 构建矩阵Ψ0

S2:将从原始语音信号f(t)采样而得到的数据序列 视为列向量,记为Y0,取定拉格朗日乘子λ0,形成对角矩阵λ0I,定义系数向量按下式计算系数向量:

S3:以 和 构建低频

信号:

S4:根据核函数序列 构建矩阵Ψn:

S5:将从第n次差值信号 采样而得到的数据序列

视为列向量,记为Yn,取定拉格朗日乘子λn,形成对角矩阵λnI,定义系数向量按下式计算系数向量:S6:以 和 构建带通

信号fn(t):

6.根据权利要求5所述的一种语音信号的参数化表达、加密传输和重构的方法,其特征在于,所述拉格朗日乘子λ0,可根据数据序列 的均方差σ0以及低频信号f0(t)的带宽ω0,按下面公式取定: 所述拉格朗日乘子λnn=1,2…M可根据相应的数据序列 的均方差σn以及带通信号fn(t)的带宽上限ωn,按下面公式取定:

7.根据权利要求1所述的一种语音信号的参数化表达、加密传输和重构的方法,其特征在于,在按照规定的频域切分点[0,ω0,ω1,…ωn,ωn+1,…ωM],对语音信号时频域分解后,所得到的各个时频域成份由其系数数组序列唯一确定 ,具体包括:此数组序列为语音

信号的参数化表达,从而实现语音信号的压缩,数组序列中的数字转为ASCII码,形成文本文件。

8.根据权利要求7所述的一种语音信号的参数化表达、加密传输和重构的方法,其特征在于,频率切分点{0<ω0<ω1<…<ωn<ωn+1<…<ωM}和由各个频率切分点确定的核函数族 被当作实现语音通信的双方的密钥,发送方以此对语音信号进行时频域分解,实现参数化表达,参数组序列以文本文件的形式进行压缩传输,接收方在收到参数组序列文件后,根据同样的频率切分点和核函数族以及参数组序列,还原出低频信号f0(t)和各个带通信

号{fn(t)|n=0,1,2…M},将其相加,以还原出语音信号。