[發明專利]一種基于混沌時間序列預測模型的語音信號編碼和解碼方法

在審

• 申請號: 201610996909.6
• 申請日: 2016-11-11
• 公開（公告）號: CN106782577A
• 公開（公告）日: 2017-05-31
• 發明（設計）人: 吳曉軍;張其進;張玉梅;路綱
• 申請（專利權）人: 陜西師范大學
• 主分類號: G10L19/04
• 分類號: G10L19/04;G10L25/36
• 代理公司: 西安永生專利代理有限責任公司61201
• 代理人: 申忠才

1.一種基于混沌時間序列預測模型的語音信號編碼和解碼方法，其特征在于語音信號編碼方法由以下步驟組成：

(1)在輸入混沌語音中確定分析幀，并對幀進行預處理

在用戶輸入的混沌語音中,找到有效幀作為分析幀，并對分析幀進行預處理；

(2)建立混沌時間序列預測模型

采集步驟(1)分析幀的信息，建立混沌時間序列預測模型，其表達式為：

其中，y_i為分析幀的輸出預測序列，c_i為混沌時間序列預測模型中待定系數，x_i為分析幀中的第i個樣本，m為步驟(1)中分析幀的最適嵌入維，t為分析幀的最適延時時間，i為步驟(1)中分析幀的樣本序號；

(3)確定混沌時間序列預測模型的c_i值和最適嵌入維m、最適延時時間t利用差分動態粒子群算法確定步驟(1)的分析幀的混沌時間序列所對應的最適嵌入維m、最適延時時間t、以及混沌時間序列預測模型中待定系數c_i，并在此過程中同時對嵌入維、延時時間、待定系數c_i進行適應度檢測，采用最大誤差來判斷是否達到適應度的要求，通過適應性的檢測，得到符合要求的最適嵌入維m、最適延時時間t以及待定系數c_i，完成混沌語音的編碼；

語音信號解碼方法由以下步驟組成：

(1)提取已知的混沌語音的最適嵌入維m以及最適延時時間t和最適c_i值，確定該已知的混沌語音對應的預測模型；

(2)根據步驟(1)的預測模型，用混沌時間序列的狀態轉移特性

y(i)＝(x(i),...,x(t+(m-1)t))

y(i+1)＝f(y(i))

y(i+2)＝f(y(i+1))

其中f表示一組代數表達式，具體為

以此類推，可以不斷預測出后續混沌時間序列，直至達到需要預測的混沌時間序列要求長度，實現對該已知混沌語音的解碼。

2.根據權利要求1所述的基于混沌時間序列預測模型的語音信號編碼和解碼方法，其特征在于所述的語音信號編碼方法的步驟(3)由以下步驟實現：

(a)將分析幀的混沌時間序列的嵌入維m、延時時間t以及待定系數ci，作為一個解集，利用差分動態粒子群算法進行計算；

(b)根據步驟(a)得到的嵌入維m、延時時間t、以及待定系數c_i，進行適應度檢測，檢測性能指標如下：

設第j組參數(t，m，c_i)采用最大誤差

$f\left(j\right)=Max{(y_i-{\hat{y}}_i)}^2$

其中，y_i和分別表示實際值與預測值；

找到適應性最好的一組解集，即確定最適嵌入維m、最適延時時間t、以及最適系數c_i，檢測最大誤差是否達到誤差要求，如果達到誤差要求，則進入步驟c，否則，重新進入步驟b；

(c)輸出最適嵌入維、最適延時時間，以及最適混沌時間序列預測模型系數輸出達到要求的最適嵌入維m、最適延時時間t以及最適混沌時間序列預測模型系數c_i，完成混沌語音編碼。