Signal Processing for Speech Recognition in Noisy Environment

잡음 환경에서 음성 인식을 위한 신호처리

This paper studies noise subtraction methods and distance measures for speech recognition in a noisy environment, and investigates noise robustness of the distance measures applied to the problem of isolated word recognition in white Gaussian and colored noise (vehicle noise) environments. Noise subtraction methods which can be used as a pre-processor for the speech recognition system, such as the spectral subtraction method, autocorrelation subtraction method, adaptive noise cancellation and acoustic beamforming are studied, and distance measures such and Log Likelihood Ratio ($d_{LLR}$), cepstral distance measure ($d_{CEP}$), weighted cepstral distance measure ($d_{WCEP}$), spectral slope distance measure ($d_{RPS}$) and cepstral projection distance measure ($d_{CP},\;d_{BCP},\;d_{WCP},\;d_{BWCP}$) are also investigated. Testing of the distance measures for speaker-dependent isolated word recognition in a noisy environment indicate that $d_{RPS}\;and\;d_{WCEP}$ which weigh higher order cepstral coefficients more heavily give considerable performance improvement over $d_{CEP}and\;d_{LLR}$. In addition, when no pre-emphasis is performed, the recognizer can maintain higher performance under high noise conditions.

본 논문에서는 잡음 환경에서 음성 인식 시스템의 성능을 개선할 수 있는 잡음제거 방식과 거리 측정 방법을 연구하고 백색 및 유색 잡음 환경에서 거리 측정 방법에 따른 음성 인식 시스템의 성능을 평가하였다. 잡음 제거 방법으로는 음성 인식 시스템의 전처리 과정으로서 사용될 수 있는 스펙트럼 차감법, 자기 상관 차감법, 적응 잡음 제거, 적응 빔 형성기가 있으며 거리 측정 방법으로는 Log Likelihood Ration($d_{LLR}$), 켑스트럼에 의한 거리 측정 ($d_{CEP}$), 가중 켑스트럼 거리 측정 ($d_{WCEP}$), 스펙트럼 기울기에 의한 거리 측정 ($d_{RPS}$), 켑스트럼 투영 거리 측정방법 ($d_{CP},\;d_{BCP},\;d_{WCP},\;d_{BWCP}$)들이 있다. 백색 및 자동차 잡음 환경에서의 화자 종속 단독음 인식 실험 결과, 켑스트럼 계수의 높은 차수에 큰 가중을 두는 거리 측정 방법인 $d_{RPS},\;d_{WCEP}$가 잡음에 강한 특성을 나타내었으며, 잡음이 존재할 때는 pre-emphasis를 하지 않은 경우가 높은 인식율을 얻을 수 있었다.