JP2003323194A - System and method for eliminating noise - Google Patents

System and method for eliminating noise

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JP2003323194A JP2002129752A JP2002129752A JP2003323194A JP 2003323194 A JP2003323194 A JP 2003323194A JP 2002129752 A JP2002129752 A JP 2002129752A JP 2002129752 A JP2002129752 A JP 2002129752A JP 2003323194 A JP2003323194 A JP 2003323194A
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Yoshihisa Ishida
田 義 久 石
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a noise elimination system and noise eliminating method for effectively eliminating wideband noise from a narrow band signal such as a stereo sound signal. <P>SOLUTION: When M observation signals x<SB>i</SB>(k) are sequentially inputted to a signal preprocessing part 10 through M channels 2a of inputting part 2 time sequentially, signal preprocessing is conducted so as to eliminate noise from the M observation signals x<SB>i</SB>(k) in a signal preprocessing part 10 having N stage singular value decomposition units 12 cascaded with one another. Then, M signals y<SB>i</SB>(k) subjected to signal preprocessing are inputted to an adaptive signal emphasizing part 20, and the adaptive signal emphasizing part 20 performs adaptive filter processing so as to emphasize the M signals y<SB>i</SB>(k). Thus, a final signal s<SB>i</SB>(k) that has been subjected to noise elimination is outputted. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、各種の観測信号か
ら雑音(ノイズ)を除去する雑音除去システムおよび雑
音除去方法に係り、とりわけ、ステレオ音声信号などの
狭帯域信号から広帯域雑音を除去するために好適に用い
られる雑音除去システムおよび雑音除去方法に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a noise removing system and a noise removing method for removing noise from various observed signals, and more particularly to removing wideband noise from narrowband signals such as stereo audio signals. The present invention relates to a noise removal system and a noise removal method that are preferably used in the above.

【0002】[0002]

【従来の技術】携帯電話などを利用した通信処理や、音
声認識処理、レーダーから送られるデータの解析処理、
脳波や心電図の測定処理、といった様々な信号処理の分
野において、雑音の除去は欠かせないものである。
2. Description of the Related Art Communication processing using mobile phones, voice recognition processing, analysis processing of data sent from radar,
Noise removal is indispensable in various signal processing fields such as measurement processing of EEG and electrocardiogram.

【0003】一般に、音声信号などの狭帯域信号から広
帯域雑音を軽減する手法としては、非線形スペクトル減
算法(NSS:Nonlinear spectral subtraction)(文
献1参照)が用いられている。この手法は、ある一定の
時間内に、雑音が混在した観測信号に基づいて音声信号
成分および雑音信号成分のそれぞれに対応するスペクト
ルを個別に推定し、推定された雑音スペクトルを観測信
号から減算するものである。
Generally, as a method for reducing wideband noise from a narrowband signal such as a voice signal, a non-linear spectral subtraction (NSS) method (see Reference 1) is used. In this method, the spectra corresponding to each of the voice signal component and the noise signal component are individually estimated based on the observed signal in which noise is mixed within a certain time, and the estimated noise spectrum is subtracted from the observed signal. It is a thing.

【0004】しかしながら、このような非線形スペクト
ル減算法では、雑音除去後の信号を周波数領域から時間
領域へ変換する際に、雑音スペクトルの推定誤差によ
り、副次的な、ある種の楽器のような雑音が発生してし
まい、このような雑音が、広帯域雑音が軽減される代わ
りに付加されてしまう、という問題がある。また、SN
比が低いような場合には、広帯域雑音が除去されるのに
伴って、音声信号の一部も除去されてしまう、という問
題がある。さらに、良好な雑音軽減性能を得るために
は、非常に多くのパラメーターを調整する必要があり、
また、それらの最適な調整を異なった環境ごとに行う必
要がある、という問題がある。
However, in such a non-linear spectrum subtraction method, when a signal after noise removal is converted from the frequency domain to the time domain, due to an estimation error of the noise spectrum, a secondary instrument such as a kind of musical instrument is used. There is a problem in that noise is generated, and such noise is added instead of reducing wideband noise. Also, SN
When the ratio is low, there is a problem that a part of the voice signal is also removed as the broadband noise is removed. Furthermore, in order to obtain good noise reduction performance, it is necessary to adjust a large number of parameters,
In addition, there is a problem that it is necessary to perform the optimum adjustment for each different environment.

【0005】ところで、近年、生物医療工学の分野にお
いては、観測信号である生体信号に特異値分解法(SV
D:singular value decomposition)(例えば文献2参
照)を適用し、生体信号から特定の要素のみを抽出する
手法が提案されている(文献3および4参照)。これら
の手法は、観測信号を特異値分解法によって信号部分空
間(signal subspace)と雑音部分空間(noise subspac
e)とに分離するとともに、分離された信号部分空間に
対して観測信号を直交射影(ONP:orthonormal proj
ection)することにより、時間領域の信号である複数の
出力信号(雑音が除去された信号)を抽出するものであ
る。なお、このような特異値分解法は、生体信号からの
雑音の除去に応用されるだけでなく、音声信号からの雑
音の除去にも応用されている(文献5〜10参照)。
By the way, in recent years, in the field of biomedical engineering, a singular value decomposition method (SV) is applied to a biological signal which is an observed signal.
A method has been proposed in which only specific elements are extracted from a biological signal by applying D: singular value decomposition (see, for example, Reference 2) (see References 3 and 4). These methods use the singular value decomposition method for the observed signal to obtain a signal subspace and a noise subspace.
e) and an orthogonal projection (ONP: orthonormal proj) of the observed signal to the separated signal subspace.
section) to extract a plurality of output signals (noise-free signals) which are time domain signals. Note that such a singular value decomposition method is applied not only to removing noise from a biological signal, but also to removing noise from a voice signal (see References 5 to 10).

【0006】また、このような特異値分解法を用いた手
法としては、特異値分解法を適用する前にウィナーフィ
ルター処理(Wiener filtering)を行って、脳の誘発電
位を抽出する手法も提案されている(文献11)。
As a method using such a singular value decomposition method, there is also proposed a method of extracting a evoked potential of the brain by applying Wiener filtering before applying the singular value decomposition method. (Reference 11).

【0007】[0007]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
たような特異値分解法を用いた従来の手法では、ステレ
オ音声信号などのように互いに相関(correlation)の
ある複数の観測信号から雑音を除去するような場合につ
いては何ら考慮されておらず、このような場合には、入
力された複数の観測信号から雑音を十分に除去すること
ができない、という問題がある。
However, in the conventional method using the singular value decomposition method as described above, noise is removed from a plurality of observed signals having correlation with each other such as a stereo audio signal. No consideration is given to such a case, and in such a case, there is a problem that noise cannot be sufficiently removed from a plurality of input observation signals.

【0008】また、特異値分解法を適用する前にウィナ
ーフィルター処理を行う手法についても、ウィナーフィ
ルターの性質上、音声信号などのように時間によって急
激に変化する観測信号に対しては有効ではない、という
問題がある。
Further, the method of performing the Wiener filter processing before applying the singular value decomposition method is also not effective for an observation signal which changes abruptly with time such as a voice signal due to the nature of the Wiener filter. , There is a problem.

【0009】本発明はこのような点を考慮してなされた
ものであり、ステレオ音声信号などの狭帯域信号から広
帯域雑音を効果的に除去することができる、雑音除去シ
ステムおよび雑音除去方法を提供することを目的とす
る。
The present invention has been made in consideration of the above points, and provides a noise removing system and a noise removing method capable of effectively removing wide band noise from a narrow band signal such as a stereo audio signal. The purpose is to do.

【0010】[0010]

【課題を解決するための手段】本発明は、第1の解決手
段として、複数の観測信号を入力するための複数のチャ
ンネルを有する入力部と、前記入力部の前記複数のチャ
ンネルを介して入力された前記複数の観測信号から雑音
を除去するよう信号前処理を施す信号前処理部と、前記
信号前処理部から出力された複数の信号を強調するよう
適応フィルター処理を施す適応信号強調部と、前記適応
信号強調部から出力された複数の信号を出力するための
複数のチャンネルを有する出力部とを備えたことを特徴
とする雑音除去システムを提供する。
As a first solution, the present invention provides an input section having a plurality of channels for inputting a plurality of observation signals, and an input through the plurality of channels of the input section. A signal preprocessing unit that performs signal preprocessing to remove noise from the plurality of observed signals, and an adaptive signal enhancement unit that performs adaptive filter processing to enhance the plurality of signals output from the signal preprocessing unit. And an output unit having a plurality of channels for outputting a plurality of signals output from the adaptive signal enhancing unit.

【0011】なお、上述した第1の解決手段において、
前記信号前処理部は、前記入力部の前記複数のチャンネ
ルを介して入力された前記複数の観測信号のそれぞれを
特異値分解法によって信号部分空間と雑音部分空間とに
分離するとともに、分離された信号部分空間に対して前
記複数の観測信号を直交射影することにより、時間領域
の信号である複数の出力信号を抽出する特異値分解ユニ
ットを有するこのが好ましい。また、前記信号前処理部
は、前記入力部の前記複数のチャンネルを介して入力さ
れた前記複数の観測信号を処理する、互いにカスケード
接続された複数段の特異値分解ユニットを有していても
よく、この場合には、前記各段の特異値分解ユニット
は、前記複数のチャンネルのそれぞれに対応する複数の
入力信号を特異値分解法によって信号部分空間と雑音部
分空間とに分離するとともに、分離された信号部分空間
に対して前記複数の入力信号を直交射影することによ
り、時間領域の信号である複数の出力信号を抽出する。
ここで、前記信号前処理部は、前記各段の特異値分解ユ
ニットから出力された前記複数の出力信号のうち異なる
チャンネルに属する少なくとも2つの出力信号を互いに
所定サンプル数だけずらす遅延器または前進器をさらに
有していることが好ましい。また、前記信号前処理部
は、前記複数段の特異値分解ユニットのうち最終段の特
異値ユニットから出力される複数の出力信号を増減させ
る振幅調整部をさらに有することが好ましい。
In the above first solution means,
The signal preprocessing unit separates each of the plurality of observation signals input via the plurality of channels of the input unit into a signal subspace and a noise subspace by a singular value decomposition method, and the signals are separated. It is preferable to have a singular value decomposition unit for extracting a plurality of output signals which are time domain signals by orthogonally projecting the plurality of observation signals onto a signal subspace. Further, the signal preprocessing unit may have a plurality of stages of singular value decomposition units cascaded with each other, which process the plurality of observation signals input via the plurality of channels of the input unit. Well, in this case, the singular value decomposition unit of each stage separates a plurality of input signals corresponding to each of the plurality of channels into a signal subspace and a noise subspace by a singular value decomposition method, and By orthogonally projecting the plurality of input signals onto the generated signal subspace, a plurality of output signals which are time domain signals are extracted.
Here, the signal pre-processing unit shifts at least two output signals belonging to different channels among the plurality of output signals output from the singular value decomposition unit of each stage by a predetermined number of samples from each other by a delay device or a forward device. It is preferable to further have Further, it is preferable that the signal preprocessing unit further includes an amplitude adjusting unit that increases or decreases a plurality of output signals output from a final stage singular value unit of the plurality of stages of singular value decomposition units.

【0012】また、上述した第1の解決手段において、
前記適応信号強調部は、前記信号前処理部から出力され
た複数の信号に対して適応フィルター処理を施す適応フ
ィルターを有することが好ましい。また、前記適応信号
強調部は、前記信号前処理部から出力されて前記適応フ
ィルターに入力される前記複数の信号を所定サンプル数
だけ遅らせる遅延器をさらに有することが好ましい。
Further, in the above-mentioned first solving means,
It is preferable that the adaptive signal emphasizing unit has an adaptive filter that performs adaptive filter processing on the plurality of signals output from the signal preprocessing unit. In addition, it is preferable that the adaptive signal emphasizing unit further includes a delay unit that delays the plurality of signals output from the signal preprocessing unit and input to the adaptive filter by a predetermined number of samples.

【0013】さらに、上述した第1の解決手段におい
て、前記適応信号強調部は、前記信号前処理部に対して
直列または並列に接続されていることが好ましい。
Further, in the above-mentioned first solving means, it is preferable that the adaptive signal emphasizing section is connected in series or in parallel with the signal preprocessing section.

【0014】本発明は、第2の解決手段として、複数の
観測信号を入力するステップと、前記複数の観測信号か
ら雑音を除去するよう信号前処理を施す信号前処理ステ
ップと、信号前処理が施された複数の信号を強調するよ
う適応フィルター処理を施すステップと、適応フィルタ
ー処理が施された複数の信号を出力するステップとを含
むことを特徴とする雑音除去方法を提供する。
As a second solving means, the present invention includes a step of inputting a plurality of observation signals, a signal preprocessing step of performing signal preprocessing so as to remove noise from the plurality of observation signals, and a signal preprocessing. There is provided a denoising method characterized by including a step of performing adaptive filter processing so as to emphasize a plurality of applied signals and a step of outputting a plurality of signals subjected to the adaptive filter processing.

【0015】なお、上述した第2の解決手段において
は、前記信号前処理ステップにおいて、前記複数の観測
信号のそれぞれを特異値分解法によって信号部分空間と
雑音部分空間とに分離するとともに、分離された信号部
分空間に対して前記複数の観測信号を直交射影すること
により、時間領域の信号である複数の出力信号を抽出す
ることが好ましい。また、前記信号前処理ステップにお
いて、前記複数の観測信号に対して特異値分解法を複数
回適用することにより前記複数の観測信号から雑音を除
去するようにしてもよく、この場合には、前記各回の特
異値分解法は、前記複数の観測信号に対応する複数の入
力信号を特異値分解法によって信号部分空間と雑音部分
空間とに分離するとともに、分離された信号部分空間に
対して前記複数の入力信号を直交射影することにより、
時間領域の信号である複数の出力信号を抽出する。
In the second solving means described above, in the signal preprocessing step, each of the plurality of observed signals is separated into a signal subspace and a noise subspace by the singular value decomposition method, and is also separated. It is preferable to extract a plurality of output signals which are time domain signals by orthogonally projecting the plurality of observation signals onto the signal subspace. Further, in the signal preprocessing step, noise may be removed from the plurality of observed signals by applying a singular value decomposition method to the plurality of observed signals a plurality of times. The singular value decomposition method of each time separates a plurality of input signals corresponding to the plurality of observed signals into a signal subspace and a noise subspace by the singular value decomposition method, and the plurality of input signals corresponding to the separated signal subspaces. By orthogonally projecting the input signal of
A plurality of output signals which are time domain signals are extracted.

【0016】本発明によれば、信号前処理部により、複
数の観測信号から主として雑音を除去するよう信号前処
理を施した後、適応信号強調部により、信号前処理部か
ら出力された複数の信号を強調するよう適応フィルター
処理を施すようにしているので、ステレオ音声信号など
のように互いに相関のある複数の観測信号から雑音を除
去するような場合でも、入力された観測信号の波形を良
好に保ったまま雑音のみを効果的に除去することができ
る。
According to the present invention, the signal preprocessing unit performs the signal preprocessing so as to mainly remove noise from the plurality of observed signals, and then the adaptive signal emphasizing unit outputs the plurality of signals output from the signal preprocessing unit. Since the adaptive filter processing is applied to emphasize the signal, the waveform of the input observation signal is good even when removing noise from multiple observation signals that have a correlation with each other, such as a stereo audio signal. It is possible to effectively remove only the noise while keeping it at.

【0017】[0017]

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実
施の形態について説明する。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.

【0018】まず、図1により、本発明による雑音除去
システムの一実施の形態の全体の構成について説明す
る。
First, referring to FIG. 1, the overall configuration of an embodiment of a noise elimination system according to the present invention will be described.

【0019】図1に示すように、本実施の形態に係る雑
音除去システム1は、センサなどで検出されたM個の観
測信号x(k)(i=1,2,…,M;kは離散時
間)を入力するためのM個のチャンネル2aを有する入
力部2と、入力部2のM個のチャンネル2aを介して入
力されたM個の観測信号x(k)から雑音を除去する
よう信号前処理を施す信号前処理部10と、信号前処理
部10から出力されたM個の信号y(k)(i=1,
2,…,M;kは離散時間)を強調するよう適応フィル
ター処理を施す適応信号強調部(adaptive signal enha
ncer)20と、適応信号強調部20から出力されたM個
の信号s(k)(i=1,2,…,M;kは離散時
間)を出力するためのM個のチャンネル3aを有する出
力部3とを備えている。
As shown in FIG. 1, the noise elimination system 1 according to the present embodiment has M observation signals x i (k) (i = 1, 2, ..., M; k) detected by a sensor or the like. Removes noise from the input section 2 having M channels 2a for inputting discrete time) and the M observation signals x i (k) inputted via the M channels 2a of the input section 2. Signal pre-processing unit 10 for performing signal pre-processing so that M signals y i (k) (i = 1, 1) output from the signal pre-processing unit 10
2, ..., M; k is a discrete time) and an adaptive signal enhancement unit (adaptive signal enha) that performs adaptive filter processing
ncer) 20 and M channels 3a for outputting M signals s i (k) (i = 1, 2, ..., M; k is a discrete time) output from the adaptive signal emphasizing unit 20. And an output unit 3 having the same.

【0020】(信号前処理部)図2は図1に示す信号前
処理部10の詳細な構成を示す図である。図2に示すよ
うに、信号処理部10は、入力部2のM個のチャンネル
2aを介して入力されたM個の観測信号x(k)から
雑音を除去する雑音除去部12と、雑音除去部12から
出力されるM個の信号y(k)の振幅を増減させる振
幅調整部14とを有している。
(Signal Preprocessing Unit) FIG. 2 is a diagram showing a detailed configuration of the signal preprocessing unit 10 shown in FIG. As shown in FIG. 2, the signal processing unit 10 includes a noise removing unit 12 that removes noise from M observation signals x i (k) input through the M channels 2 a of the input unit 2, and a noise removing unit 12. The amplitude adjusting unit 14 increases or decreases the amplitude of the M signals y i (k) output from the removing unit 12.

【0021】このうち、雑音除去部12は、入力部2の
M個のチャンネル2aを介して入力されたM個の観測信
号x(k)を処理するものであり、互いにカスケード
接続されたN段の特異値分解ユニット(SVDユニッ
ト)12aを有している。なお、各段の特異値分解ユニ
ット12aは、M個のチャンネル2aのそれぞれに対応
するM個の入力信号を特異値分解法によって信号部分空
間と雑音部分空間とに分離するとともに、分離された信
号部分空間に対してM個の入力信号を直交射影すること
により、時間領域の信号であるM個の出力信号を抽出す
る。なお、各段の特異値分解ユニット12aで行われる
特異値分解法の基本的な手法は、概略としては既存のも
の(例えば文献11および12参照)と同様である。
Of these, the noise elimination unit 12 processes M observation signals x i (k) input via the M channels 2a of the input unit 2, and is connected in cascade to each other. It has a singular value decomposition unit (SVD unit) 12a. The singular value decomposition unit 12a at each stage separates the M input signals corresponding to each of the M channels 2a into a signal subspace and a noise subspace by the singular value decomposition method, and the separated signals. By orthogonally projecting M input signals to the subspace, M output signals that are time domain signals are extracted. The basic method of the singular value decomposition method performed by the singular value decomposition unit 12a at each stage is generally the same as that of the existing one (see, for example, Documents 11 and 12).

【0022】以下、各段の特異値分解ユニット12aで
行われる特異値分解法の詳細について説明する。
The details of the singular value decomposition method performed by the singular value decomposition unit 12a at each stage will be described below.

【0023】まず、入力信号データを、L×M行列の形
式で行列X=[ ,…, ]として表す。な
お、行列Xの列ベクトル (i=1,2,…,M)
は、 =[x1i,x2i,…,xLi (Tは
転置ベクトルを表す)である。なお、本明細書中におい
て、下線付きの英字はベクトルを表す。
First, input signal data is converted into an L × M matrix.
The matrix X = [x 1x Two,… ,x M]]. Na
Oh, the column vector of matrix Xx i(I = 1, 2, ..., M)
Isx i= [X1i, X2i, ..., xLi]T  (T is
It represents a transposed vector). In addition, in this specification
The underlined letter represents a vector.

【0024】このような行列Xは、M<Lとすると、特
異値分解法により次式(1)のように表される。
Such a matrix X is represented by the following equation (1) by the singular value decomposition method, where M <L.

【0025】[0025]

【数1】 [Equation 1]

【0026】ここで、行列UおよびVはそれぞれ、U=
,…, ]∈RL× 、V=[
,…, ]∈RM×Mであり、それぞれ、UU=
、およびVV=Iを満足する直交行列であるも
のとする。また、行列Σは、Σ=diag(σ,σ
…,σ)∈RM×Mであり、σ≧σ≧…≧σ
0であるものとする。なお、行列UおよびVに含まれる
列ベクトルは、それぞれ、Xの左側特異値ベクトルおよ
び右側特異値ベクトルと呼ばれる。また、行列Σの対角
の成分は特異値と呼ばれ、信号の数やエネルギー、雑音
レベルなどに関する情報を含んでいる。
Where the matrices U and V are U =
[ U 1 , u 2 , ..., u M ] ε RL × M , V = [ v 1 , v
2 , ..., V M ] εR M × M , and U T U =
Let I M and V T V = I M be orthogonal matrices. Also, the matrix Σ is Σ = diag (σ 1 , σ 2 ,
, Σ M ) εR M × M , and σ 1 ≧ σ 2 ≧ ... ≧ σ M
It shall be 0. The column vectors included in the matrices U and V are called the left singular value vector and the right singular value vector of X, respectively. The diagonal components of the matrix Σ are called singular values and contain information about the number of signals, energy, noise level, and the like.

【0027】なお、SN比が十分に高い場合には、行列
Xは次式(2)のように分解される。
When the SN ratio is sufficiently high, the matrix X is decomposed as in the following equation (2).

【0028】[0028]

【数2】 [Equation 2]

【0029】ここで、行列Σはs個の信号源に関連す
る最大特異値、行列Σは雑音に関連する(M−s)個
の特異値を表している。また、行列UおよびVはと
もに信号源に関連するs個の特異値ベクトルを有し、行
列UおよびVはともに雑音に関連する(M−s)個
の特異値ベクトルを有している。なお、行列Uの列ベ
クトルにより張られた部分空間は信号部分空間と呼ば
れ、行列Uの列ベクトルにより張られた部分空間は雑
音部分空間と呼ばれる。
Here, the matrix Σ s represents the maximum singular values associated with s signal sources, and the matrix Σ n represents the (M−s) singular values associated with noise. Also, the matrices U s and V s both have s singular value vectors associated with the source, and the matrices U n and V n both have (M−s) singular value vectors associated with the noise. ing. The subspace spanned by the column vectors of the matrix U s is called the signal subspace, and the subspace spanned by the column vectors of the matrix U n is called the noise subspace.

【0030】なお、信号部分空間と雑音部分空間とは理
論上互いに直交していることから、信号部分空間に対し
て観測信号である雑音付きのデータを直交射影すること
により、最小二乗近似の原理を利用して雑音の除去を行
うことができる。
Since the signal subspace and the noise subspace are theoretically orthogonal to each other, the principle of least-squares approximation is obtained by orthogonally projecting data with noise, which is an observation signal, onto the signal subspace. Can be used to remove noise.

【0031】すなわち、雑音の除去が行われた後の出力
信号データを、行列Y=[ ,…, ](列
ベクトル (i=1,2,…,M)は
[y1i,y 2i,…,yLi )と表すものとす
ると、上述した直交射影により、行列Yは次式(3)に
より与えられる。
That is, the output after the noise is removed
The signal data is converted into the matrix Y = [y 1y Two,… ,y M] (Column
vectory i(I = 1, 2, ..., M) isy i=
[Y1i, Y 2i, ..., yLi]T )
Then, by the orthogonal projection described above, the matrix Y is given by the following equation (3).
Given more.

【0032】[0032]

【数3】 [Equation 3]

【0033】そして、上式(3)は、信号部分空間を表
すベクトルの特性(直交特性)により、簡単に次式
(4)のように表される。
The above equation (3) is simply represented by the following equation (4) by the characteristic (orthogonal characteristic) of the vector representing the signal subspace.

【0034】[0034]

【数4】 [Equation 4]

【0035】すなわち、図1に示す各段の特異値分解ユ
ニット12aでは、M個のチャンネル2aから入力され
たM個の入力信号のLサンプル分を1フレームとし、こ
のL×M個の入力信号を含む行列Xに対して、上式
(4)に従って特異値分解法を適用する。
That is, in the singular value decomposition unit 12a at each stage shown in FIG. 1, L samples of M input signals input from M channels 2a are set as one frame, and the L × M input signals are input. The singular value decomposition method is applied according to the above equation (4) to the matrix X including.

【0036】ここで、従来のフレーム演算式を用いる既
存の方法(例えば文献11および12参照)では、図3
(b)に示すように、互いにオーバーラップしないLサン
プル分のフレーム単位で行列Xに対応する行列Yを求
め、L×M個の出力信号を抽出するが、このような方法
ではなく、図3(a)に示すように、1サンプルだけずれ
るような形で互いにオーバーラップするLサンプル分の
フレーム単位で、行列Xに対応する行列Yを求めるよう
にしてもよい。
Here, in the existing method using the conventional frame arithmetic expression (see, for example, Documents 11 and 12), FIG.
As shown in (b), the matrix Y corresponding to the matrix X is obtained for each L sample frame unit that does not overlap each other, and L × M output signals are extracted. As shown in (a), the matrix Y corresponding to the matrix X may be obtained in frame units of L samples that overlap each other in a manner that they are offset by one sample.

【0037】なお、図3(a)に示す方法では、特異値分
解法による出力結果としての行列Yのうち一部の要素
(図3(b)の符号31参照)のみが最終的な出力信号と
して用いられ、残りの要素は、離散時間kが一つ増加す
る(時間が1サンプル分進む)度に全て更新される。こ
れに対し、図3(b)に示す方法では、特異値分解法によ
る出力結果としての行列Yの全ての要素(図3(b)の符
号32参照)が最終的な出力信号として用いられる。な
お、図3(a)に示す方法によれば、各段の特異値分解ユ
ニット12aにおいて、信号部分空間を表す行列U
更新が離散時間kの各点で行われることとなり、入力信
号に対してフィルターと同じように機能することが可能
となる。このため、図3(a)に示す方法は、図2に示す
ような信号前処理部12の複数段の特異値分解ユニット
12aがカスケード接続された構成において特に好適に
用いられる。
In the method shown in FIG. 3A, only some elements (see reference numeral 31 in FIG. 3B) of the matrix Y as the output result by the singular value decomposition method are the final output signals. The remaining elements are all updated every time the discrete time k increases by 1 (time advances by one sample). On the other hand, in the method shown in FIG. 3B, all the elements (see reference numeral 32 in FIG. 3B) of the matrix Y as the output result by the singular value decomposition method are used as the final output signal. According to the method shown in FIG. 3A, in the singular value decomposition unit 12a at each stage, the matrix U s representing the signal subspace is updated at each point of the discrete time k, and the input signal On the other hand, it is possible to function in the same way as a filter. Therefore, the method shown in FIG. 3 (a) is particularly preferably used in a configuration in which a plurality of stages of singular value decomposition units 12a of the signal preprocessing unit 12 as shown in FIG. 2 are cascade-connected.

【0038】また、振幅調整部14は、出力部3の各チ
ャンネル3aに対応してM個の振幅増減器14aを有し
ている。なお、各振幅増減器14aに付された符号c
(i=1,2,…,M)は、雑音除去部12から出力さ
れるM個の信号のそれぞれに対して乗じられる係数を表
しており、その係数の値は振幅調整部14の後段に接続
される適応信号強調部20(図1参照)での信号の強調
が良好に行われるように適宜調整される。
The amplitude adjusting section 14 has M amplitude adjusters 14a corresponding to the respective channels 3a of the output section 3. In addition, the code c i attached to each amplitude adjuster 14a
(I = 1, 2, ..., M) represents a coefficient by which each of the M signals output from the noise removing unit 12 is multiplied, and the value of the coefficient is provided in the subsequent stage of the amplitude adjusting unit 14. The adaptive signal enhancing unit 20 (see FIG. 1) connected is appropriately adjusted so that the signal is favorably enhanced.

【0039】(適応信号強調部)図1に示すように、信
号前処理部10の後段には、適応信号強調部20が直列
に接続されている。
(Adaptive Signal Enhancement Unit) As shown in FIG. 1, an adaptive signal enhancement unit 20 is connected in series after the signal preprocessing unit 10.

【0040】ここで、適応信号強調部20は、信号前処
理部10から出力されたM個の信号y(k)のそれぞ
れについて、当該各信号y(k)に対して適応フィル
ター処理を施す適応フィルター20aと、この適応フィ
ルター20aに入力される信号y(k)を所定サンプ
ル数lだけ遅らせる遅延器20bとを有している。
Here, the adaptive signal emphasizing unit 20 performs adaptive filter processing on each of the M signals y i (k) output from the signal preprocessing unit 10 for the respective signals y i (k). It has an adaptive filter 20a to be applied and a delay device 20b that delays the signal y i (k) input to the adaptive filter 20a by a predetermined number of samples l 0 .

【0041】このうち、適応フィルター20aは、所定
サンプル数lだけ遅らせた信号y (k)に対して適
応フィルター処理を施して最終的な雑音除去後の信号s
(k)を出力するためのものであり、その内部におい
ては、誤差出力e(k)(観測信号x(k)と雑音
除去後の信号s(k)との差分)に基づいて、所定の
アルゴリズム(例えばNLMS(normalized LMS)法)
に従って、適応フィルターで用いられる係数が更新され
る。なお、適応フィルター処理自体は既存のもの(例え
ば文献13参照)と同様である。
Of these, the adaptive filter 20a is a predetermined filter.
Number of samples l0Signal y delayed only iSuitable for (k)
Signal s after final noise removal after adaptive filtering
iIt is for outputting (k) and has an internal odor
Error output ei(K) (observation signal xi(K) and noise
Signal s after removali(Difference from (k))
Algorithm (eg NLMS (normalized LMS) method)
The coefficients used in the adaptive filter are updated according to
It Note that the adaptive filter processing itself is existing (for example,
For example, refer to Reference 13).

【0042】また、遅延器20bは、信号前処理部10
から出力されて適応フィルター20aに入力される信号
(k)を意図的にl(=(L−1)/2)サン
プル(Lは適応フィルターの長さ)だけ遅らせるもの
である。このようにして適応フィルター20aに入力さ
れる信号y(k)を所定サンプル数lだけ遅延させ
ることにより、適応フィルター20aにより施される適
応フィルター処理により、信号y(k)から効果的に
雑音が除去されるとともに、ステレオ音声信号などの特
徴の一つであるチャンネル間の振幅および位相のずれが
効果的に復元される。
Further, the delay unit 20b includes the signal preprocessing unit 10
The signal y i (k) output from the input signal and input to the adaptive filter 20a is intentionally delayed by l 0 (= (L f −1) / 2) samples (L f is the length of the adaptive filter). . In this way, by delaying the signal y i (k) input to the adaptive filter 20a by the predetermined number of samples l 0 , the adaptive filter processing performed by the adaptive filter 20a effectively reduces the signal y i (k). In addition to removing noise, the amplitude and phase shift between channels, which is one of the characteristics of stereo audio signals, is effectively restored.

【0043】次に、このような構成からなる本実施の形
態の作用について説明する。
Next, the operation of this embodiment having such a configuration will be described.

【0044】図1に示す雑音除去システム1において、
センサなどで検出されたM個の観測信号x(k)は、
入力部2のM個のチャンネル2aを介して信号前処理部
10に時系列的に順次入力される。
In the noise reduction system 1 shown in FIG.
The M observation signals x i (k) detected by the sensor are
The signals are sequentially input to the signal preprocessing unit 10 in time series through the M channels 2a of the input unit 2.

【0045】信号前処理部10においては、M個の観測
信号x(k)から雑音を除去するよう信号前処理が施
される。
The signal preprocessing unit 10 performs signal preprocessing so as to remove noise from the M observed signals x i (k).

【0046】具体的には、信号前処理部10において、
図2に示すように、入力部2のM個のチャンネル2aを
介して入力されたM個の観測信号x(k)が第1段の
特異値分解ユニット12aに入力される。第1段の特異
値分解ユニット12aにおいては、上述した特異値分解
法により、M個のチャンネル2aのそれぞれに対応する
M個の入力信号を特異値分解法によって信号部分空間と
雑音部分空間とに分離するとともに、分離された信号部
分空間に対してM個の入力信号を直交射影することによ
り、時間領域の信号であるM個の出力信号を抽出し、そ
の抽出されたM個の出力信号を次段(第2段)の特異値
分解ユニット12aに送る。
Specifically, in the signal preprocessing section 10,
As shown in FIG. 2, the M observation signals x i (k) input through the M channels 2a of the input unit 2 are input to the singular value decomposition unit 12a of the first stage. In the singular value decomposition unit 12a in the first stage, the M input signals corresponding to each of the M channels 2a are divided into a signal subspace and a noise subspace by the singular value decomposition method. By separating and orthogonally projecting the M input signals to the separated signal subspace, M output signals which are time domain signals are extracted, and the extracted M output signals are extracted. It is sent to the singular value decomposition unit 12a at the next stage (second stage).

【0047】その後、同様にして、第2段〜第N段の特
異値分解ユニット12aにおいて、前段の特異値分解ユ
ニット12aから出力されたM個の出力信号を入力信号
として、第1段の特異値分解ユニット12aと同様の処
理が行われる。
Thereafter, similarly, in the second to Nth singular value decomposition units 12a, the M output signals output from the preceding singular value decomposition unit 12a are used as input signals, and the first stage singular value decomposition is performed. Processing similar to that of the value decomposition unit 12a is performed.

【0048】これにより、最終的に、第N段の特異値分
解ユニット12aから、M個の観測信号x(k)から
雑音が除去された複数の信号が出力される。
As a result, the N-th stage singular value decomposition unit 12a finally outputs a plurality of signals from which noise has been removed from the M observed signals x i (k).

【0049】ここで、このようにして出力された複数の
信号は、振幅調整部14の各振幅増減器14aに入力さ
れ、各信号の振幅に対して係数cが乗じられる。
Here, the plurality of signals thus output are input to the respective amplitude adjusters 14a of the amplitude adjusting section 14, and the amplitudes of the respective signals are multiplied by the coefficient c i .

【0050】その後、振幅調整部14の各振幅増減器1
4aにより振幅が増減された各信号は、信号前処理が施
されたM個の信号y(k)として信号前処理部10か
ら出力され、図1に示すように、適応信号強調部20に
入力される。
Thereafter, each amplitude adjuster 1 of the amplitude adjusting unit 14
The signals whose amplitudes have been increased or decreased by 4a are output from the signal preprocessing unit 10 as M signals y i (k) that have been subjected to signal preprocessing, and are output to the adaptive signal enhancement unit 20 as shown in FIG. Is entered.

【0051】適応信号強調部20においては、信号前処
理が施されたM個の信号y(k)を強調するよう適応
フィルター処理が施される。
In the adaptive signal emphasizing section 20, adaptive filter processing is performed so as to emphasize the M signals y i (k) which have been subjected to the signal preprocessing.

【0052】具体的には、適応信号強調部20におい
て、信号前処理部10から出力されたM個の信号y
(k)のそれぞれを所定サンプル数lだけ遅らせた
後、当該各信号y(k)を適応フィルター20aに入
力し、この適応フィルター20aにおいて、所定サンプ
ル数lだけ遅らせた信号y(k)に対して適応フィ
ルター処理を施し、最終的な雑音除去後の信号s
(k)を出力する。なお、適応フィルター20aの内
部においては、誤差出力e(k)(観測信号x
(k)と雑音除去後の信号s(k)との差分)に基
づいて、所定のアルゴリズム(例えばNLMS法)に従
って、適応フィルターで用いられる係数が更新される。
Specifically, in the adaptive signal emphasizing unit 20, the M signals y output from the signal preprocessing unit 10 are output.
After delaying each i (k) by a predetermined number of samples l 0 , the respective signals y i (k) are input to the adaptive filter 20a, and in this adaptive filter 20a, a signal y i delayed by a predetermined number of samples l 0. The signal s after the final noise removal is obtained by applying adaptive filtering to (k).
i (k) is output. In the adaptive filter 20a, the error output e i (k) (observation signal x
Based on the difference between i (k) and the noise-removed signal s i (k)), the coefficient used in the adaptive filter is updated according to a predetermined algorithm (for example, the NLMS method).

【0053】このように本実施の形態によれば、信号前
処理部10により、複数の観測信号x(k)から主と
して雑音を除去するよう信号前処理を施した後、適応信
号強調部20により、信号前処理部10から出力された
複数の信号y(k)を強調するよう適応フィルター処
理を施すようにしているので、ステレオ音声信号などの
ように互いに相関のある複数の観測信号x(k)から
雑音を除去するような場合でも、入力された観測信号x
(k)の波形を良好に保ったまま雑音のみを効果的に
除去することができる。
As described above, according to the present embodiment, the signal preprocessing unit 10 performs signal preprocessing so as to mainly remove noise from the plurality of observed signals x i (k), and then the adaptive signal enhancement unit 20. Accordingly, since the adaptive filter processing is performed so as to emphasize the plurality of signals y i (k) output from the signal preprocessing unit 10, a plurality of observed signals x such as a stereo audio signal having a correlation with each other are obtained. Even when noise is removed from i (k), the input observed signal x
Only noise can be effectively removed while the waveform of i (k) is kept good.

【0054】また、本実施の形態によれば、信号前処理
部10において、互いにカスケード接続された複数段の
特異値分解ユニット12aにより、複数の観測信号x
(k)に対して特異値分解法を複数回適用するようにし
ているので、ステレオ音声信号などのように互いに相関
のある複数の観測信号x(k)から雑音を除去するよ
うな場合でも、入力された観測信号x(k)の波形を
良好に保ったまま雑音のみを効果的に除去することがで
きる。また、互いにカスケード接続された複数段の特異
値分解ユニット12aにより、複数の観測信号x
(k)に対して特異値分解法を複数回適用するように
しているので、複数の観測信号x(k)に対して適用
される特異値分解法の回数を任意に設定することがで
き、センサーなどの数が少なく観測信号x(k)の個
数(M)が小さい場合でも、特異値分解ユニット12a
の段数(N)を増加させることにより容易に雑音軽減性
能を向上させることができる。さらに、複数の観測信号
(k)に対して適用される雑音除去手法として特異
値分解法を用いているので、信号源や雑音源の位置や数
などがあらかじめ判明していない場合でも、信号成分と
雑音成分とを容易に分離することができ、音声信号を検
出するためのマイク(センサー)の位置や数にかかわら
ず、入力された観測信号x(k)から雑音を容易に除
去することができる。すなわち、既存の音声信号分離
(speech separation)の手法(文献14〜18参照)
などにおいては、例えば複数のマイク(センサー)が信
号源の近くにそれぞれ設置されているときには有効であ
るが、信号源(例えば話者)の近くに全てのマイクが設
置されていたり、雑音源からマイクが遠ざかっていると
きにはうまく機能しない、という問題があり、また、信
号源の数がマイク(センサー)の数を上回っているとき
なども通常機能しない、という問題があるが、本実施の
形態によれば、このような問題は生じない。また、音声
信号などのように時間の経過に伴ってその振幅が急激に
変化するような観測信号x(k)であっても、音声検
出器(voice activity detector)などのメカニズムを
用いることなく、観測信号x(k)から雑音を容易に
除去することができる。
Further, according to the present embodiment, in the signal pre-processing section 10, a plurality of observation signals x i are made by the singular value decomposition units 12a of a plurality of stages which are cascade-connected to each other.
Since the singular value decomposition method is applied to (k) a plurality of times, even when noise is removed from a plurality of observed signals x i (k) that are correlated with each other, such as a stereo audio signal. , It is possible to effectively remove only noise while maintaining a good waveform of the input observed signal x i (k). In addition, a plurality of singular value decomposition units 12a cascade-connected to each other allows a plurality of observation signals x
Since the singular value decomposition method is applied to i (k) a plurality of times, the number of times of the singular value decomposition method applied to a plurality of observation signals x i (k) can be set arbitrarily. Even if the number of sensors and the like is small and the number (M) of observation signals x i (k) is small, the singular value decomposition unit 12a
The noise reduction performance can be easily improved by increasing the number of stages (N). Furthermore, since the singular value decomposition method is used as a noise removal method applied to a plurality of observed signals x i (k), even if the positions and numbers of signal sources and noise sources are not known in advance, The signal component and the noise component can be easily separated, and the noise can be easily removed from the input observation signal x i (k) regardless of the position and number of microphones (sensors) for detecting the voice signal. can do. That is, the existing speech separation method (see References 14 to 18).
For example, it is effective when multiple microphones (sensors) are installed near the signal source, but if all microphones are installed near the signal source (for example, the speaker) or noise sources There is a problem that it does not work well when the microphones are moving away, and there is also a problem that it does not work normally when the number of signal sources exceeds the number of microphones (sensors). Therefore, such a problem does not occur. In addition, even for an observation signal x i (k) whose amplitude changes rapidly with the passage of time, such as a voice signal, without using a mechanism such as a voice detector (voice activity detector). , The noise can be easily removed from the observed signal x i (k).

【0055】なお、上述した実施の形態においては、信
号前処理部10の雑音除去部12の各段の特異値分解ユ
ニット12a同士を直接接続するようにしているが、図
4に示すように、雑音除去部12の各段の特異値分解ユ
ニット12aの間に遅延器(delay)15,16または
前進器(advancer)17,18を挿入するようにしても
よい。
In the above-described embodiment, the singular value decomposition units 12a in each stage of the noise elimination unit 12 of the signal preprocessing unit 10 are directly connected, but as shown in FIG. Delayers 15 and 16 or advancers 17 and 18 may be inserted between the singular value decomposition units 12a of each stage of the noise removing unit 12.

【0056】図4に示す信号前処理部10′は、図2に
示す信号前処理部10において、雑音除去部12の各段
の特異値分解ユニット12aの間に遅延器15,16お
よび前進器17,18を挿入したものである。なお、図
4に示す信号前処理部10′は、ステレオ音声信号など
のような強相関(strongly correlated)の2チャンネ
ルの観測信号x(k),x(k)から雑音を除去す
る場合に好適に用いられるものであるが、基本的な構成
については、図2に示す信号前処理部10と略同一であ
る。図4に示す信号前処理部10′において、図2に示
す信号前処理部10と同一部分には同一符号を付して詳
細な説明は省略する。
The signal pre-processing unit 10 'shown in FIG. 4 is the same as the signal pre-processing unit 10 shown in FIG. 17 and 18 are inserted. The signal preprocessing unit 10 'shown in FIG. 4 removes noise from the strongly correlated 2-channel observation signals x 1 (k) and x 2 (k) such as a stereo audio signal. However, the basic configuration is substantially the same as that of the signal preprocessing unit 10 shown in FIG. In the signal preprocessing unit 10 'shown in FIG. 4, the same parts as those of the signal preprocessing unit 10 shown in FIG. 2 are designated by the same reference numerals, and detailed description thereof will be omitted.

【0057】図4に示すように、雑音除去部12は、各
段の特異値分解ユニット12aから出力された2チャン
ネルの信号を互いにpサンプルだけずらす遅延器15,
16および前進器17,18を有している。具体的に
は、図4に示すように、第1段〜第(N/4)段のそれ
ぞれの特異値分解ユニット12aの後段には第1チャン
ネル(観測信号x(k)に対応するチャンネル)上に
遅延器15が設けられ、第(N/4+1)段〜第(N/
2)段のそれぞれの特異値分解ユニット12aの後段に
は第2チャンネル(観測信号x(k)に対応するチャ
ンネル)上に遅延器16が設けられている。また、第
(N/2+1)段〜第(3N/4)段のそれぞれの特異
値分解ユニット12aの後段には第1チャンネル上に前
進器17が設けられ、第(3N/4+1)段〜第N段の
それぞれの特異値分解ユニット12aの後段には第2チ
ャンネル上に前進器18が設けられている。
As shown in FIG. 4, the noise eliminator 12 delays the two-channel signals output from the singular value decomposition unit 12a at each stage by p samples from each other.
16 and advancers 17, 18. Specifically, as shown in FIG. 4, the first channel (the channel corresponding to the observation signal x 1 (k) is provided at the subsequent stage of each of the singular value decomposition units 12a of the first to (N / 4) th stages. ), A delay device 15 is provided on the upper side of the (N / 4 + 1) th stage to the (N / th stage).
A delay device 16 is provided on the second channel (the channel corresponding to the observation signal x 2 (k)) after the singular value decomposition unit 12a of the 2) th stage. Further, a forwarder 17 is provided on the first channel after the singular value decomposition unit 12a of each of the (N / 2 + 1) th stage to the (3N / 4) th stage and the (3N / 4 + 1) th stage to the 3rd stage. A forwarder 18 is provided on the second channel after the N singular value decomposition units 12a.

【0058】このように、図4に示す信号前処理部1
0′によれば、一方のチャンネルの信号を他方のチャン
ネルの信号に対して遅延器15,16または前進器1
7,18によってpサンプルだけずらすようにしている
ので、相関のない信号成分のみを効果的に弱めることが
できる。すなわち、ステレオ音声信号などのような強相
関の2チャンネルの観測信号では、音声信号成分が時間
軸において互いに強い相関がある一方で、除去されるべ
き雑音信号成分は白色雑音(white noise)などのよう
に相関がない場合が多いので、図4に示すような雑音除
去システム10′により、音声信号成分の相関はある程
度保ったまま、白色雑音である雑音信号成分の相関のみ
を弱めることができ、特異値分解法による観測信号から
の雑音の除去をより効率的に行うことができる。このと
き、サンプリング周波数(sampling rate/interval)が
十分に高ければ、特異値分解法による信号部分空間の推
定誤差はそれほど問題にならないので、このような観点
でサンプリング周波数を設定することにより、最終的に
出力される2チャンネルの信号y(k),y(k)
が、入力された観測信号x(k),x(k)の波形
を良好に保つようにすることができる。
As described above, the signal preprocessing unit 1 shown in FIG.
According to 0 ', the signal of one channel is compared with the signal of the other channel by the delay units 15 and 16 or the forwarder 1.
Since p samples are shifted by 7 and 18, only uncorrelated signal components can be effectively weakened. That is, in a two-channel observation signal with strong correlation such as a stereo audio signal, the audio signal components have a strong correlation with each other on the time axis, while the noise signal components to be removed include white noise. Since there is often no correlation, the noise removal system 10 'as shown in FIG. 4 can weaken only the correlation of the noise signal component which is white noise while maintaining the correlation of the voice signal component to some extent. It is possible to more efficiently remove noise from the observed signal by the singular value decomposition method. At this time, if the sampling frequency (sampling rate / interval) is sufficiently high, the estimation error of the signal subspace by the singular value decomposition method does not pose a problem so much. 2-channel signals y 1 (k) and y 2 (k) output to
However, the waveforms of the input observation signals x 1 (k) and x 2 (k) can be kept good.

【0059】なお、図4に示す信号前処理部10′にお
いて、遅延器15,16および前進器17,18を各段
の特異値ユニット12aの間へ挿入する態様は任意であ
るが、最終的に出力される信号y(k),y(k)
の時間の整合性を考慮して、各チャンネルには同数の遅
延器および前進器を挿入することが好ましい。
In the signal preprocessing unit 10 'shown in FIG. 4, the mode in which the delay units 15 and 16 and the forward units 17 and 18 are inserted between the singular value units 12a in each stage is arbitrary, but the final mode is not specified. Output signals y 1 (k) and y 2 (k)
It is preferable to insert the same number of delay devices and forward devices in each channel in consideration of the consistency of time.

【0060】また、上述した実施の形態においては、信
号前処理部10における信号前処理の手法として、互い
にカスケード接続された複数段の特異値分解ユニット1
2aにより、複数の観測信号x(k)に対して特異値
分解法を複数回適用する手法を用いているが、これに限
らず、単一の特異値分解ユニットにより、複数の観測信
号x(k)に対して特異値分解法を適用する手法を用
いることも可能であり、また、それ以外にも、非線形ス
ペクトル減算法(文献1)や、MUSIC法(文献1
9)などといった様々な手法を用いることが可能であ
る。
Further, in the above-described embodiment, as a signal preprocessing method in the signal preprocessing section 10, a plurality of stages of singular value decomposition units 1 cascade-connected to each other are used.
2a uses a method of applying the singular value decomposition method to a plurality of observed signals x i (k) a plurality of times, but the method is not limited to this, and a single singular value decomposition unit can be used to generate a plurality of observed signals x i It is also possible to use a method of applying the singular value decomposition method to i (k), and other than that, a nonlinear spectrum subtraction method (Reference 1) or a MUSIC method (Reference 1)
It is possible to use various methods such as 9).

【0061】さらに、上述した実施の形態においては、
信号前処理部10に対して適応信号強調部20が直列に
接続されているが、これに限らず、図5に示す雑音除去
システム1′のように、信号前処理部10に対して並列
に接続されていてもよい。なお、図5に示す雑音除去シ
ステム1′の各部の基本的な構成は、図1に示す雑音除
去システム1と略同一である。ただし、図5に示す雑音
除去システム1′の場合には、適応信号強調部20に入
力される信号の振幅を増減させる複数の振幅増減器21
aを有する振幅調整部21が設けられている。
Further, in the above-mentioned embodiment,
Although the adaptive signal emphasizing unit 20 is connected in series to the signal preprocessing unit 10, the invention is not limited to this, and the signal preprocessing unit 10 may be connected in parallel to the signal preprocessing unit 10 as in the noise removal system 1 ′ shown in FIG. It may be connected. The basic configuration of each part of the noise removal system 1'shown in FIG. 5 is substantially the same as that of the noise removal system 1 shown in FIG. However, in the case of the noise removal system 1 ′ shown in FIG. 5, a plurality of amplitude adjusters 21 that increase or decrease the amplitude of the signal input to the adaptive signal emphasizing unit 20.
An amplitude adjusting unit 21 having a is provided.

【0062】[0062]

【実施例】次に、上述した実施の形態の具体的実施例に
ついて述べる。
EXAMPLES Next, specific examples of the above-described embodiment will be described.

【0063】図1に示すような雑音除去システムを用い
て、2チャンネルのステレオ音声信号から雑音を除去す
る実験を行った。なおここでは、ステレオ音声信号とし
ては、無響室で3人の話者(男性2人、女性1人)によ
りそれぞれ録音(48kHzでサンプリング)された3
種類のステレオ音声信号を準備し、この3種類のステレ
オ音声信号のそれぞれに対して、次のような3種類の雑
音(2チャンネル分の雑音)を加えた。
An experiment for removing noise from a two-channel stereo audio signal was conducted using the noise removing system as shown in FIG. In addition, here, as the stereo audio signal, 3 speakers (2 male and 1 female) were recorded (sampled at 48 kHz) in an anechoic room.
Three types of stereo audio signals were prepared, and the following three types of noise (noise for two channels) were added to each of these three types of stereo audio signals.

【0064】(1) 相関のない雑音 (2) 1つの白色雑音源から、無響室のインパルス応答
(impulse response)を仮定して得られた固定のフィル
ターによって、ある程度の共相関(cross-correlatio
n)を持たせた雑音 (3) 車のエンジン音をモデル化した周期的かつ広帯域
の雑音
(1) Uncorrelated noise (2) A fixed filter obtained by assuming an impulse response of an anechoic chamber from a single white noise source provides a certain degree of cross-correlation.
n) with noise (3) Periodic and broadband noise modeling car engine sound

【0065】そして、図1に示すような構成の雑音除去
システムを用いて、上述した9種類の雑音付きのステレ
オ音声信号から雑音を除去する実験を行った。なおここ
では、信号前処理部については、特異値分解ユニットの
段数Nは4、各段の特異値分解ユニットでも用いられる
解析用行列の長さLは32、係数cの値は0.1とし
た。また、適応信号強調部については、適応フィルター
の長さは51、適応フィルターの係数を更新するアルゴ
リズムはNLMS法を用いた。
Then, an experiment for removing noise from the above-mentioned nine types of stereophonic audio signals with noise was conducted using the noise removing system having the configuration shown in FIG. Here, in the signal preprocessing unit, the number of stages N of the singular value decomposition unit is 4, the length L of the analysis matrix used in each stage of the singular value decomposition unit is 32, and the value of the coefficient c i is 0.1. And As for the adaptive signal emphasizing unit, the length of the adaptive filter is 51, and the algorithm for updating the coefficient of the adaptive filter is the NLMS method.

【0066】その結果、いずれの雑音付きのステレオ音
声信号についても、雑音が十分に除去され、元の音声波
形に近いものが得られた。
As a result, noise was sufficiently removed from any of the stereo audio signals with noise, and a signal close to the original audio waveform was obtained.

【0067】なお、比較実験として、各段の特異値分解
ユニットの間に遅延器および前進器(サンプル数p=1
または6)を挿入して、上述した9種類の雑音付きのス
テレオ音声信号から雑音を除去する実験を行ったとこ
ろ、いずれの雑音付きのステレオ音声信号についても、
遅延器および前進器を挿入した場合の方が、挿入しない
場合に比べて雑音軽減性能が向上した。
As a comparative experiment, a delay device and a forward device (the number of samples p = 1) are provided between the singular value decomposition units at each stage.
Or, by inserting 6) and performing an experiment to remove noise from the above-mentioned nine types of stereophonic audio signals with noise, for any stereophonic audio signal with noise,
The noise reduction performance was improved when the delay device and the forward device were inserted, compared to when the delay device and the forward device were not inserted.

【0068】また、比較実験として、従来の非線形スペ
クトル減算法(NSS)を用いて、上述した9種類の雑
音付きのステレオ音声信号から雑音を除去する実験を行
ったところ、いずれの雑音付きのステレオ音声信号につ
いても、音声波形が大きく変形され、しかも、副次的
な、ある種の楽器のような雑音が付加された。
As a comparative experiment, an experiment for removing noise from the above-mentioned nine types of stereo audio signals with noise was performed by using the conventional non-linear spectrum subtraction method (NSS). Regarding the voice signal, the voice waveform is also greatly deformed, and in addition, a kind of secondary noise such as a musical instrument is added.

【0069】以下、上述した9種類の雑音付きのステレ
オ音声信号のうちの1つのステレオ音声信号を例にと
り、実験結果を詳細に説明する。
The experimental results will be described in detail below, taking one stereo audio signal of the above-described nine types of stereo audio signals with noise as an example.

【0070】図6は、上述した9種類の雑音付きのステ
レオ音声信号のうち、1つのステレオ音声信号(一人の
男性により録音されたステレオ音声信号に、相関のない
雑音を加えたもの)を用いた実験結果を示す図である。
なお、図6(a)は雑音が加えられる前のステレオ音声信
号の波形、図6(b)はステレオ音声信号に加えられた雑
音信号の波形、図6(c)は非線形スペクトル減算法(N
SS)により雑音が除去された後のステレオ音声信号の
波形、図6(d)は信号前処理部(1段の特異値分解ユニ
ット)のみにより雑音が除去された後のステレオ音声信
号の波形、図6(e)は信号前処理部(4段の特異値分解
ユニット)のみにより雑音が除去された後のステレオ音
声信号の波形、図6(f)は信号前処理部(4段の特異値
分解ユニット)と適応信号強調部との組み合わせにより
雑音が除去された後のステレオ音声信号の波形である。
FIG. 6 shows one stereo audio signal (a stereo audio signal recorded by one male plus uncorrelated noise) among the above-mentioned nine types of stereo audio signals with noise. It is a figure which shows the experimental result which was.
6 (a) is a waveform of a stereo audio signal before noise is added, FIG. 6 (b) is a waveform of a noise signal added to the stereo audio signal, and FIG. 6 (c) is a nonlinear spectrum subtraction method (N
Waveform of the stereo audio signal after the noise is removed by SS), FIG. 6D shows the waveform of the stereo audio signal after the noise is removed only by the signal preprocessing unit (single-valued singular value decomposition unit), 6 (e) is a waveform of a stereo audio signal after noise is removed only by the signal preprocessing unit (four-step singular value decomposition unit), and FIG. 6 (f) is a signal preprocessing unit (four-step singular value decomposition unit). 3 is a waveform of a stereo audio signal after noise is removed by a combination of a decomposing unit) and an adaptive signal emphasizing unit.

【0071】図6(d)(e)(f)を比較すると分かるよう
に、図6(e)に示す音声波形の方が図6(d)に示す音声波
形よりも図6(a)に示す元の音声波形に近く、また、図
6(f)に示す音声波形の方が図6(e)に示す音声波形より
も図6(a)に示す元の音声波形に近く、この結果は、実
際に雑音除去後の信号を視聴した結果とも合致してい
た。なお、図6(e)に示す場合(信号前処理部のみを用
いた場合)には、雑音が除去される代わりにステレオ音
像も消去されてしまい、2チャンネルのモノラル音声に
聴こえてしまったが、図6(f)に示す場合(適応信号強
調部を組み合わせた場合)には、2〜3dBのレベルで
雑音の除去が改善されるとともに、ステレオ音像も復元
された。なお、このような改善は、利得(segmental ga
in)およびケプストラル距離(cepstral distance)
(例えば文献20および21参照)といった1つの客観
的評価法(objective measurement)による実験結果に
よっても確かめられた。
As can be seen by comparing FIGS. 6 (d) (e) (f), the speech waveform shown in FIG. 6 (e) is shown in FIG. 6 (a) rather than that shown in FIG. 6 (d). 6A is closer to the original speech waveform shown in FIG. 6F, and the speech waveform shown in FIG. 6F is closer to the original speech waveform shown in FIG. 6A than the speech waveform shown in FIG. 6E. , It was also in agreement with the result of actually viewing the signal after noise removal. In the case shown in FIG. 6 (e) (when only the signal preprocessing unit is used), the stereo sound image is erased instead of the noise being removed, and it sounds like two-channel monaural sound. In the case shown in FIG. 6 (f) (when the adaptive signal emphasizing unit is combined), noise removal is improved at a level of 2 to 3 dB, and the stereo sound image is also restored. It should be noted that such improvement is due to gain (segmental ga
in) and cepstral distance
It was also confirmed by the experimental results by one objective measurement method (see, for example, References 20 and 21).

【0072】なお、図6(c)に示す音声波形は、図6(e)
(f)に示す音声波形に比べて、図6(a)に示す元の音声波
形と類似しているように見えるが、実際に雑音除去後の
信号を視聴すると、上述したとおり、副次的な、ある種
の楽器のような雑音が付加されていた。
The speech waveform shown in FIG. 6 (c) is as shown in FIG. 6 (e).
Compared with the speech waveform shown in (f), it looks similar to the original speech waveform shown in FIG. 6 (a), but when the signal after noise removal is actually viewed, as described above, the There was noise like some kind of musical instrument.

【0073】[0073]

【参考文献】[1] R. Martin, ``Spectral subtraction
based on minimum statistics,'' Proc. EUSIPCO-94, p
p. 1182-1185, Edinburgh, 1994. [2] G. H. Golub and C. F. Van Loan, Matrix Computa
tion, 3rd Ed., The Johns Hopkins Univ. Press, Balt
imore and London, 1996. [3] P. A. Karjalainen, J. P. Kaipio, A. S. Koistin
en and M. Vuhkonen,``Subspace regularization metho
d for the single-trial estimation of evoked potent
ials,'' IEEE Trans. Biomed. Eng., Vol. 40, pp. 849
-860, July 1999. [4] T. Kobayashi and S. Kuriki, ``Principle compon
ent elimination method for the improvement of S/N
in evoked neuromagnetic field measurements,'' IEEE
Trans. Biomed. Eng., Vol. 46, pp. 951-958, Aug. 1
999. [5] F. Asano, S, Hayamizu, T. Yamada, and S. Nakam
ura, ``Speech enhancement based on the subspace me
thod,'' IEEE Trans. Speech, Audio Proc., Vol. 8, N
o. 5, pp. 497-507, Sept. 2000. [6] M. Dendrinos, S. Bakamidis, and G. Carayannis,
``Speech enhancement from noise: a regenerative a
pproach,'' Speech Communication, Vol. 10,pp. 45-5
7, Feb. 1991. [7] S. Doclo and M. Moonen, ``SVD-based optimal fi
ltering with applications to noise reduction in sp
eech signals,'' IEEE Workshop on App., Sig., Pro
c., to Audio, Acoust., pp. 143-146, New Paltz, NY,
USA, Oct. 1999,also in internal report, K. U. Leu
ven, Apr. 1999. [8] Y. Ephraim and H. L. V. Trees, ``A signal subs
pace approach for speech enhancement,'' IEEE Tran
s. Speech, Audio Proc., Vol. 3, No. 4, pp.251-266,
July 1995. [9] P. S. K. Hansen, ``Signal subspace methods for
speech enhancement,'' Ph.D. Thesis, Technical Uni
v. of Denmark, Lyngby, Denmark, Sept. 1997. [10] S. H. Jensen, P. C. Hansen, S. D. Hansen, and
J. A. Sorensen, ``Reduction of broad-band noise i
n speech by truncated QSVD,'' IEEE Trans.Speech, A
udio Proc., Vol. 3, pp. 439-448, Nov. 1995. [11] A. Cichocki, R. R. Gharieb, and T. Hoya, ``Ef
ficient extraction of evoked potentials by combina
tion of Wiener filtering and subspace methods,'' i
n Proc. ICASSP-2001, Salt Lake City, May 2001. [12] P. K. Sadasivan and D. N. Dutt, ``SVD based t
echnique for noise reduction in electroencephalogr
aphic signals,'' Signal Processing, Vol. 55, No.2,
pp. 179-189, 1996. [13] S. Haykin, ``Adaptive Filter Theory,'' 2nd E
d., Englewood Cliffs,NJ: Prentice-Hall, 1991. [14] S. Haykin, ``Unsupervised adaptive filterin
g,'' Volume I & II, John Wiley & Sons, Inc, 2000. [15] S. Amari and A. Cichocki, ``Adaptive blind si
gnal processing -- neural network approaches'', Pr
oc. IEEE, Vol. 86, No. 10, pp. 2026-2048,Oct. 199
8. [16] K. Torkkola, ``Blind separation of delayed so
urces based on information maximization,'' Proc.IC
ASSP-96, pp. 3509-3512, 1996. [17] H. L. Nguyen Thi and C. Jutten, ``Blind sourc
e separation for convolved mixtures,'' Signal Proc
essing, Vol. 45, No. 2, pp. 209-229, 1995. [18] C. Jutten and J. Herault, ``Blind separation
of sources, part I:an adaptive algorithm based on
neuromimetic architecture,'' Signal Processing, Vo
l. 24, No. 1, pp. 1-10, 1991. [19] T. Murakami, M. Namba, T. Hoya, and Y. Ishid
a, ``Speech Enhancement Using MUSIC (MUltiple SIgn
al Classification) Algorithm,'' Proc. IASTED 2001,
pp. 213-216, Rhodes, Greece, July 2001. [20] J. R. Deller, Jr., J. G. Proakis, and J. H.
L. Hansen, ``Discrete-time processing of speech si
gnals,'' Macmillan Publishing Company, 1993. [21] R. Le Bouquin-Jennes, A. Akbari Azirani, and
G. Faucon, ``Enhancement of Speech Degraded by Coh
erent and Incoherent Noise Using a Cross-Spectral
Estimator'', IEEE Trans. on Speech, Audio Proc., V
ol. 5, No. 5,pp. 484-487, Sept. 1997.
[Reference] [1] R. Martin, `` Spectral subtraction
based on minimum statistics, '' Proc. EUSIPCO-94, p
p. 1182-1185, Edinburgh, 1994. [2] GH Golub and CF Van Loan, Matrix Computa
tion, 3rd Ed., The Johns Hopkins Univ. Press, Balt
imore and London, 1996. [3] PA Karjalainen, JP Kaipio, AS Koistin
en and M. Vuhkonen, `` Subspace regularization metho
d for the single-trial estimation of evoked potent
ials, '' IEEE Trans. Biomed. Eng., Vol. 40, pp. 849
-860, July 1999. [4] T. Kobayashi and S. Kuriki, `` Principle compon
ent elimination method for the improvement of S / N
in evoked neuromagnetic field measurements, '' IEEE
Trans. Biomed. Eng., Vol. 46, pp. 951-958, Aug. 1
999. [5] F. Asano, S, Hayamizu, T. Yamada, and S. Nakam
ura, `` Speech enhancement based on the subspace me
thod, '' IEEE Trans. Speech, Audio Proc., Vol. 8, N
o. 5, pp. 497-507, Sept. 2000. [6] M. Dendrinos, S. Bakamidis, and G. Carayannis,
`` Speech enhancement from noise: a regenerative a
pproach, '' Speech Communication, Vol. 10, pp. 45-5
7, Feb. 1991. [7] S. Doclo and M. Moonen, `` SVD-based optimal fi
ltering with applications to noise reduction in sp
eech signals, '' IEEE Workshop on App., Sig., Pro
c., to Audio, Acoust., pp. 143-146, New Paltz, NY,
USA, Oct. 1999, also in internal report, KU Leu
ven, Apr. 1999. [8] Y. Ephraim and HLV Trees, `` A signal subs
pace approach for speech enhancement, '' IEEE Tran
s. Speech, Audio Proc., Vol. 3, No. 4, pp.251-266,
July 1995. [9] PSK Hansen, `` Signal subspace methods for
speech enhancement, '' Ph.D. Thesis, Technical Uni
v. of Denmark, Lyngby, Denmark, Sept. 1997. [10] SH Jensen, PC Hansen, SD Hansen, and
JA Sorensen, `` Reduction of broad-band noise i
n speech by truncated QSVD, '' IEEE Trans.Speech, A
udio Proc., Vol. 3, pp. 439-448, Nov. 1995. [11] A. Cichocki, RR Gharieb, and T. Hoya, `` Ef
ficient extraction of evoked potentials by combina
tion of Wiener filtering and subspace methods, '' i
n Proc. ICASSP-2001, Salt Lake City, May 2001. [12] PK Sadasivan and DN Dutt, `` SVD based t
echnique for noise reduction in electroencephalogr
aphic signals, '' Signal Processing, Vol. 55, No.2,
pp. 179-189, 1996. [13] S. Haykin, `` Adaptive Filter Theory, '' 2nd E
d., Englewood Cliffs, NJ: Prentice-Hall, 1991. [14] S. Haykin, `` Unsupervised adaptive filterin
g, '' Volume I & II, John Wiley & Sons, Inc, 2000. [15] S. Amari and A. Cichocki, `` Adaptive blind si
gnal processing-neural network approaches '', Pr
oc. IEEE, Vol. 86, No. 10, pp. 2026-2048, Oct. 199
8. [16] K. Torkkola, `` Blind separation of delayed so
urces based on information maximization, '' Proc.IC
ASSP-96, pp. 3509-3512, 1996. [17] HL Nguyen Thi and C. Jutten, `` Blind sourc
e separation for convolved mixtures, '' Signal Proc
essing, Vol. 45, No. 2, pp. 209-229, 1995. [18] C. Jutten and J. Herault, `` Blind separation
of sources, part I: an adaptive algorithm based on
neuromimetic architecture, '' Signal Processing, Vo
l. 24, No. 1, pp. 1-10, 1991. [19] T. Murakami, M. Namba, T. Hoya, and Y. Ishid
a, `` Speech Enhancement Using MUSIC (MUltiple SIgn
al Classification) Algorithm, '' Proc. IASTED 2001,
pp. 213-216, Rhodes, Greece, July 2001. [20] JR Deller, Jr., JG Proakis, and JH
L. Hansen, `` Discrete-time processing of speech si
gnals, '' Macmillan Publishing Company, 1993. [21] R. Le Bouquin-Jennes, A. Akbari Azirani, and
G. Faucon, `` Enhancement of Speech Degraded by Coh
erent and Incoherent Noise Using a Cross-Spectral
Estimator '', IEEE Trans. On Speech, Audio Proc., V
ol. 5, No. 5, pp. 484-487, Sept. 1997.

【0074】[0074]

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、ス
テレオ音声信号などの狭帯域信号から広帯域雑音を効果
的に除去することができる。
As described above, according to the present invention, wide band noise can be effectively removed from a narrow band signal such as a stereo audio signal.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明による雑音除去システムの一実施の形態
を示すブロック図。
FIG. 1 is a block diagram showing an embodiment of a noise reduction system according to the present invention.

【図2】図1に示す雑音除去システムの信号前処理部の
詳細を示すブロック図。
FIG. 2 is a block diagram showing details of a signal preprocessing unit of the noise reduction system shown in FIG.

【図3】図2に示す信号前処理部で用いられる特異値分
解法の概要を説明するための図。
FIG. 3 is a diagram for explaining an outline of a singular value decomposition method used in the signal preprocessing unit shown in FIG.

【図4】図2に示す信号前処理部の変形例を示すブロッ
ク図。
FIG. 4 is a block diagram showing a modification of the signal preprocessing unit shown in FIG.

【図5】本発明による雑音除去システムの他の実施の形
態を示すブロック図。
FIG. 5 is a block diagram showing another embodiment of the noise reduction system according to the present invention.

【図6】本発明の具体的実施例に係る雑音除去システム
を用いた実験結果を示す図。
FIG. 6 is a diagram showing an experimental result using the noise reduction system according to the specific example of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1,1′ 雑音除去システム 2 入力部 2a チャンネル 3 出力部 3a チャンネル 10,10′ 信号前処理部 12 雑音除去部 12a 特異値分解ユニット 14 振幅調整部 14a 振幅増減器 15,16 遅延器 17,18 前進器 20 適応信号強調部 20a 適応フィルター 20b 遅延器 21 振幅調整部 21a 振幅増減器 1,1 'noise removal system 2 Input section 2a channel 3 Output section 3a channel 10, 10 'signal preprocessing unit 12 Noise removal section 12a Singular value decomposition unit 14 Amplitude adjuster 14a Amplitude adjuster 15, 16 delay device 17,18 Advancer 20 Adaptive signal enhancement section 20a Adaptive filter 20b delay device 21 Amplitude adjuster 21a Amplitude adjuster

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 村 上 隆 啓 千葉県流山市東深井871−174 (72)発明者 石 田 義 久 神奈川県川崎市麻生区栗木1−19−1 Fターム(参考) 5D015 CC02 CC03 EE05    ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continued front page    (72) Inventor Takahiro Murakami             871-174 Higashifukai, Nagareyama City, Chiba Prefecture (72) Inventor Yoshihisa Ishida             1-19-1 Kuriki, Aso-ku, Kawasaki-shi, Kanagawa F-term (reference) 5D015 CC02 CC03 EE05

Claims (12)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】複数の観測信号を入力するための複数のチ
ャンネルを有する入力部と、 前記入力部の前記複数のチャンネルを介して入力された
前記複数の観測信号から雑音を除去するよう信号前処理
を施す信号前処理部と、 前記信号前処理部から出力された複数の信号を強調する
よう適応フィルター処理を施す適応信号強調部と、 前記適応信号強調部から出力された複数の信号を出力す
るための複数のチャンネルを有する出力部とを備えたこ
とを特徴とする雑音除去システム。
1. An input unit having a plurality of channels for inputting a plurality of observation signals, and a signal pre-signal for removing noise from the plurality of observation signals input via the plurality of channels of the input unit. A signal pre-processing unit that performs processing, an adaptive signal enhancement unit that performs adaptive filter processing to enhance the plurality of signals output from the signal pre-processing unit, and a plurality of signals output from the adaptive signal enhancement unit And a output section having a plurality of channels for performing noise reduction.
【請求項2】前記信号前処理部は、前記入力部の前記複
数のチャンネルを介して入力された前記複数の観測信号
のそれぞれを特異値分解法によって信号部分空間と雑音
部分空間とに分離するとともに、分離された信号部分空
間に対して前記複数の観測信号を直交射影することによ
り、時間領域の信号である複数の出力信号を抽出する特
異値分解ユニットを有することを特徴とする、請求項1
に記載の雑音除去システム。
2. The signal preprocessing unit separates each of the plurality of observation signals input via the plurality of channels of the input unit into a signal subspace and a noise subspace by a singular value decomposition method. Along with, a singular value decomposition unit for extracting a plurality of output signals which are signals in the time domain by orthogonally projecting the plurality of observed signals onto the separated signal subspace is provided. 1
The noise reduction system described in.
【請求項3】前記信号前処理部は、前記入力部の前記複
数のチャンネルを介して入力された前記複数の観測信号
を処理する、互いにカスケード接続された複数段の特異
値分解ユニットを有し、前記各段の特異値分解ユニット
は、前記複数のチャンネルのそれぞれに対応する複数の
入力信号を特異値分解法によって信号部分空間と雑音部
分空間とに分離するとともに、分離された信号部分空間
に対して前記複数の入力信号を直交射影することによ
り、時間領域の信号である複数の出力信号を抽出するこ
とを特徴とする、請求項1に記載の雑音除去システム。
3. The signal preprocessing unit includes a plurality of stages of singular value decomposition units cascaded with each other, for processing the plurality of observation signals input via the plurality of channels of the input unit. , The singular value decomposition unit of each stage separates a plurality of input signals corresponding to each of the plurality of channels into a signal subspace and a noise subspace by a singular value decomposition method, and The noise removal system according to claim 1, wherein a plurality of output signals which are time domain signals are extracted by orthogonally projecting the plurality of input signals.
【請求項4】前記信号前処理部は、前記各段の特異値分
解ユニットから出力された前記複数の出力信号のうち異
なるチャンネルに属する少なくとも2つの出力信号を互
いに所定サンプル数だけずらす遅延器または前進器をさ
らに有することを特徴とする、請求項3に記載の雑音除
去システム。
4. The delay unit for shifting at least two output signals belonging to different channels among the plurality of output signals output from the singular value decomposition unit of each stage by a predetermined number of samples from each other, The denoising system according to claim 3, further comprising a forwarder.
【請求項5】前記信号前処理部は、前記複数段の特異値
分解ユニットのうち最終段の特異値ユニットから出力さ
れる複数の出力信号を増減させる振幅調整部をさらに有
することを特徴とする、請求項3または4に記載の雑音
除去システム。
5. The signal preprocessing section further comprises an amplitude adjusting section for increasing / decreasing a plurality of output signals output from a final stage singular value unit of the plurality of stages of singular value decomposition units. The noise reduction system according to claim 3 or 4.
【請求項6】前記適応信号強調部は、前記信号前処理部
から出力された複数の信号に対して適応フィルター処理
を施す適応フィルターを有することを特徴とする、請求
項1乃至5のいずれかに記載の雑音除去システム。
6. The adaptive signal emphasizing section has an adaptive filter for performing adaptive filter processing on a plurality of signals output from the signal pre-processing section. The noise reduction system described in.
【請求項7】前記適応信号強調部は、前記信号前処理部
から出力されて前記適応フィルターに入力される前記複
数の信号を所定サンプル数だけ遅らせる遅延器をさらに
有することを特徴とする、請求項6に記載の雑音除去シ
ステム。
7. The adaptive signal emphasizing unit further comprises a delay device for delaying the plurality of signals output from the signal preprocessing unit and input to the adaptive filter by a predetermined number of samples. Item 7. The noise reduction system according to Item 6.
【請求項8】前記適応信号強調部は、前記信号前処理部
に対して直列に接続されていることを特徴とする、請求
項1乃至7のいずれかに記載の雑音除去システム。
8. The noise elimination system according to claim 1, wherein the adaptive signal enhancing unit is connected in series to the signal preprocessing unit.
【請求項9】前記適応信号強調部は、前記信号前処理部
に対して並列に接続されていることを特徴とする、請求
項1乃至7のいずれかに記載の雑音除去システム。
9. The noise removing system according to claim 1, wherein the adaptive signal enhancing unit is connected in parallel to the signal preprocessing unit.
【請求項10】複数の観測信号を入力するステップと、 前記複数の観測信号から雑音を除去するよう信号前処理
を施す信号前処理ステップと、 信号前処理が施された複数の信号を強調するよう適応フ
ィルター処理を施すステップと、 適応フィルター処理が施された複数の信号を出力するス
テップとを含むことを特徴とする雑音除去方法。
10. A step of inputting a plurality of observation signals, a signal preprocessing step of performing signal preprocessing so as to remove noise from the plurality of observation signals, and a step of emphasizing the plurality of signals subjected to the signal preprocessing. And a step of outputting a plurality of signals that have been subjected to the adaptive filter processing.
【請求項11】前記信号前処理ステップにおいて、前記
複数の観測信号のそれぞれを特異値分解法によって信号
部分空間と雑音部分空間とに分離するとともに、分離さ
れた信号部分空間に対して前記複数の観測信号を直交射
影することにより、時間領域の信号である複数の出力信
号を抽出することを特徴とする、請求項10に記載の雑
音除去方法。
11. In the signal preprocessing step, each of the plurality of observed signals is separated into a signal subspace and a noise subspace by a singular value decomposition method, and the plurality of signal subspaces are separated from each other. The noise removal method according to claim 10, wherein a plurality of output signals, which are signals in the time domain, are extracted by orthogonally projecting the observation signal.
【請求項12】前記信号前処理ステップにおいて、前記
複数の観測信号に対して特異値分解法を複数回適用する
ことにより前記複数の観測信号から雑音を除去し、前記
各回の特異値分解法は、前記複数の観測信号に対応する
複数の入力信号を特異値分解法によって信号部分空間と
雑音部分空間とに分離するとともに、分離された信号部
分空間に対して前記複数の入力信号を直交射影すること
により、時間領域の信号である複数の出力信号を抽出す
るものであることを特徴とする、請求項10に記載の雑
音除去方法。
12. In the signal preprocessing step, noise is removed from the plurality of observed signals by applying the singular value decomposition method to the plurality of observed signals a plurality of times. , A plurality of input signals corresponding to the plurality of observed signals are separated into a signal subspace and a noise subspace by a singular value decomposition method, and the plurality of input signals are orthogonally projected to the separated signal subspace. 11. The noise removing method according to claim 10, wherein a plurality of output signals, which are time domain signals, are extracted thereby.
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2006077745A1 (en) * 2005-01-20 2006-07-27 Nec Corporation Signal removal method, signal removal system, and signal removal program
CN104020498A (en) * 2014-05-16 2014-09-03 桂林电子科技大学 Ground penetrating radar signal preprocessing method and device based on instantaneous amplitude parameters
JP2020508168A (en) * 2017-02-24 2020-03-19 サニーブルック リサーチ インスティチュート System and method for reducing noise in imaging

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112803921B (en) * 2021-04-13 2021-09-07 浙江华创视讯科技有限公司 Adaptive filter, method, medium, and electronic device

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2006077745A1 (en) * 2005-01-20 2006-07-27 Nec Corporation Signal removal method, signal removal system, and signal removal program
US7925504B2 (en) 2005-01-20 2011-04-12 Nec Corporation System, method, device, and program for removing one or more signals incoming from one or more directions
CN104020498A (en) * 2014-05-16 2014-09-03 桂林电子科技大学 Ground penetrating radar signal preprocessing method and device based on instantaneous amplitude parameters
CN104020498B (en) * 2014-05-16 2016-10-19 桂林电子科技大学 Gpr Signal preprocess method based on instantaneous amplitude-frequency parameter and device
JP2020508168A (en) * 2017-02-24 2020-03-19 サニーブルック リサーチ インスティチュート System and method for reducing noise in imaging
JP7138113B2 (en) 2017-02-24 2022-09-15 サニーブルック リサーチ インスティチュート Systems and methods for reducing noise in imaging
JP2022172285A (en) * 2017-02-24 2022-11-15 サニーブルック リサーチ インスティチュート Systems and methods for noise reduction in imaging

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