Melhoria da convergência do método ICA-MAP para remoção de ruído em sinal de voz

Detalhes bibliográficos
Autor(a) principal: Carmo, Fabio Louvatti do
Data de Publicação: 2013
Tipo de documento: Dissertação
Idioma: por
Título da fonte: Repositório Institucional da Universidade Federal do Espírito Santo (riUfes)
Texto Completo: http://repositorio.ufes.br/handle/10/9621
Resumo: Source separation consists on recovering a latent signal from a set of observable mixtures. In denoising problems, that could be faced as a source separation problem, it is necessary to extract an unobserved signal of voice contamined by noise. In such a case, an important approach is based on independent component analysis (ICA models). Especially, the use of ICA with the maximum a posteriori (MAP) estimation is known as ICA-MAP and, unlike other approaches, employs two different transformations, one for voice signal and another for noise, providing a better estimate within a linear environment. This work presents a modification to the algorithm ICA-MAP in order to improve its convergence. It has been observed through tests that it is possible to limit the magnitude of the gradient vector, used for estimating the parameters of the denoising model, and thus improving the stability of the algorithm. Such adaptation can be understood as a restriction of the original optimization problem. Another proposed approach is to approximate the derivative of the model GGM (generalized gaussiam model) around zero by using a spline function. In order to accelerate the algorithm, it is applied a variable step in the ascent gradient algorithm. Comparative tests were conducted employing standardized voice (male and female) and noise databases. At the end, the results are compared with classical techniques in order to highlight the advantages of the method.
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spelling Salles, Evandro Ottoni TeatiniCarmo, Fabio Louvatti doSarcinelli Filho, MárioCôco, Klaus Fabian2018-08-02T00:00:56Z2018-08-012018-08-02T00:00:56Z2013-12-10Source separation consists on recovering a latent signal from a set of observable mixtures. In denoising problems, that could be faced as a source separation problem, it is necessary to extract an unobserved signal of voice contamined by noise. In such a case, an important approach is based on independent component analysis (ICA models). Especially, the use of ICA with the maximum a posteriori (MAP) estimation is known as ICA-MAP and, unlike other approaches, employs two different transformations, one for voice signal and another for noise, providing a better estimate within a linear environment. This work presents a modification to the algorithm ICA-MAP in order to improve its convergence. It has been observed through tests that it is possible to limit the magnitude of the gradient vector, used for estimating the parameters of the denoising model, and thus improving the stability of the algorithm. Such adaptation can be understood as a restriction of the original optimization problem. Another proposed approach is to approximate the derivative of the model GGM (generalized gaussiam model) around zero by using a spline function. In order to accelerate the algorithm, it is applied a variable step in the ascent gradient algorithm. Comparative tests were conducted employing standardized voice (male and female) and noise databases. At the end, the results are compared with classical techniques in order to highlight the advantages of the method.O problema de separação de fontes consiste em recuperar um sinal latente de um conjunto de misturas observáveis. Em problemas de denoising, que podem ser encarados como um problema de separação de fontes, é necessário extrair um sinal de voz não observado a partir de um sinal contaminado por ruído. Em tal caso, uma importante abordagem baseia-se na análise de componentes independentes (modelos ICA). Neste sentido, o uso da ICA com o algoritmo maximum a posteriori (MAP) é conhecido como ICA-MAP. O emprego de duas transformações individuais para sinal de voz e ruído pode proporcionar uma melhor estimativa dentro de um ambiente linear. Esse trabalho apresenta uma modificação feita no algoritmo ICA-MAP a fim de melhorar sua convergência. Foi observado, através de testes, que é possível limitar a magnitude do vetor gradiente, usado para estimar os parâmetros do modelo de denoising, e assim melhorar a estabilidade do algoritmo. Tal adaptação pode ser entendida como uma restrição no problema de otimização original. Outra abordagem proposta é aproximar a derivada do modelo GGM (generalized gaussian model) em torno de zero por uma spline. Para acelerar o algoritmo, é aplicado um passo variável no algoritmo do gradiente. Testes comparativos foram realizados empregando-se bases padrões de dados de voz (masculino e feminino) e de ruído. No final, os resultados obtidos são comparados com técnicas clássicas, a fim de destacar as vantagens do método.TextCARMO, Fabio Louvatti do. Melhoria da convergência do método ICA-MAP para remoção de ruído em sinal de voz. 2018. Dissertação (Mestrado) — Centro Tecnológico, Universidade Federal do Espírito Santo, Vitória-ES, 2013.http://repositorio.ufes.br/handle/10/9621porUniversidade Federal do Espírito SantoMestrado em Engenharia ElétricaPrograma de Pós-Graduação em Engenharia ElétricaUFESBRCentro TecnológicoMelhoramento de VozMaximum a posteriori (MAP)Análise das componentes independentes (ICA)Ruído não-GaussianoOtimizaçãoEngenharia Elétrica621.3Melhoria da convergência do método ICA-MAP para remoção de ruído em sinal de vozinfo:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesisinfo:eu-repo/semantics/openAccessreponame:Repositório Institucional da Universidade Federal do Espírito Santo (riUfes)instname:Universidade Federal do Espírito Santo (UFES)instacron:UFESORIGINALtese_4705_DissLouvatti.pdfapplication/pdf7714377http://repositorio.ufes.br/bitstreams/ea548905-6f20-4a62-9f95-89c3932acd3c/download4882a516f1ffdbc4fd342e10e0c06e83MD5110/96212024-06-28 16:10:54.692oai:repositorio.ufes.br:10/9621http://repositorio.ufes.brRepositório InstitucionalPUBhttp://repositorio.ufes.br/oai/requestopendoar:21082024-06-28T16:10:54Repositório Institucional da Universidade Federal do Espírito Santo (riUfes) - Universidade Federal do Espírito Santo (UFES)false
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