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Enregistrement W157841191

AR and ARMA system identification techniques under heavy noisy conditions and their applications to speech analysis

2008· dissertation· en· W157841191 sur OpenAlexaff
Shaikh Anowarul Fattah

Notice bibliographique

RevueSpectrum Research Repository (Concordia University) · 2008
Typedissertation
Langueen
DomaineEngineering
ThématiqueStructural Health Monitoring Techniques
Établissements canadiensConcordia University
Organismes subventionnairesnon disponible
Mots-clésAutocorrelationSystem identificationCepstrumAutoregressive modelWhite noiseAutoregressive–moving-average modelImpulse responseNoise (video)Computer scienceSpeech recognitionResidualAlgorithmArtificial intelligenceMathematicsStatisticsData modeling
DOInon disponible

Résumé

récupéré en direct d'OpenAlex

System identification under noisy environment has axiomatic importance in numerous fields, such as communication, control, and signal processing. The system identification is to estimate and validate the parameters of the system from its output observations, a task that becomes very difficult when the system output is heavily noise-corrupted. The major objective of this research is to develop novel system identification techniques for an accurate estimation of the parameters of minimum phase autoregressive (AR) and autoregressive moving average (ARMA) systems in practical situations where the system input is not accessible and only noise-corrupted observations are available. Unlike conventional system identification methods in which only the white noise excitation is considered, both the white noise and periodic impulse-train excitations are taken into account in the methodologies developed with an aim of directly using them in speech analysis. A new ARMA correlation model is developed, based on which a two-stage correlation-domain ARMA system identification method is proposed. In the first stage, the new model in conjunction with a residue based least-squares (RBLS) model-fitting optimization algorithm is used to estimate the AR parameters. In the second stage, the moving average (MA) parameters are estimated from the residual signal obtained by filtering the observed data using the estimated AR parameters. With a view to overcome the adverse affect of noise on the MA part, a noise-compensation scheme using an inverse autocorrelation function (IACF) of the residual signal is also proposed. Cepstrum analysis has been popular in speech and biomedical signal processing. In this thesis, several cepstral domain techniques are developed to identify AR and ARMA systems in noisy conditions. First, a ramp-cepstrum model for the one-sided autocorrelation function (ACF) of the AR and ARMA signals is proposed, which is then used for the estimation of the parameters of AR or ARMA systems using the RBLS algorithm. It is shown that for the estimation of the MA parameters of the ARMA systems, either a direct ramp-cepstrum model-fitting based approach or a noise-compensation based approach can be adopted. Considering that, in the case of real signals, discrete cosine transform is more attractive than the Fourier transform (FT) in terms of the computational complexity, a ramp cosine cepstrum model is also proposed for the identification of the AR and ARMA systems. In order to overcome the limitations of the conventional low-order Yule-Walker methods, a noise-compensated quadratic eigenvalue method utilizing the low-order lags of the ACF, is proposed for the estimation of the AR parameters of the ARMA system along with the noise variance. For the estimation of the MA parameters, the new noise-compensation method, in which, a spectral factorization of the resulting noise-compensated ACF of the residual signal is used, is employed. In order to study the effectiveness of the proposed identification techniques, extensive simulations are carried out by considering synthetic AR and ARMA systems of various orders under heavy noisy conditions. The results demonstrate the significant superiority of the proposed techniques over some of the existing methods even under very low levels of SNR. Simulation results on the identification of human vocal-tract systems using natural speech signals are also provided, showing a superior performance of the new techniques. As an illustration of application of the proposed AR and ARMA system identification techniques to speech analysis, noise robust schemes for the estimation of formant frequencies are developed. Synthetic and natural phonemes including some naturally spoken sentences in noisy environments are tested using the new formant estimation schemes. The experimental results demonstrate a performance superior to that of some of state-of-the-art methods at low levels of SNR.

Récupéré en direct depuis OpenAlex et désinversé. Les résumés ne sont pas conservés dans cette base de données : les index inversés représentent 8,6 Go des 9,3 Go de texte de la base, et le serveur dispose de 13 Go libres.

Comment cette classification a été obtenuedéplier

Prédiction machine sur la base complète

Imitation des enseignants

Ni prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Le volet Gemma est une étiquette directe du modèle pour chaque travail de la base, lue sur la notice réduite au titre. Le volet Codex est un classifieur appris des 10 348 étiquettes directes de Codex et calibré sur les taux pondérés de l'échantillon; les champs sans appui suffisant ne portent aucun appel Codex. Le mode candidate est l'union des deux volets; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont pas des étiquettes humaines.

score de la tête « metaresearch » (Codex)0,001
score de la tête « metaresearch » (Gemma)0,003
Version: metacan-v3-hybrid-931329e0061cStatut de validation: machine_predicted_unvalidated
Catégories candidatesaucune
Catégories consensuellesaucune
DomaineSignal candidat: aucune · Signal consensuel: aucune
Devis d'étudeSignal candidat: Simulation ou modélisation · Signal consensuel: aucune
GenreSignal candidat: Méthodes · Signal consensuel: Méthodes
Score de désaccord entre enseignants0,002
Score d'incertitude au seuil0,007

Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)

CatégorieCodexGemma
Métarecherche0,0010,003
Méta-épidémiologie (sens strict)0,0010,000
Méta-épidémiologie (sens large)0,0010,001
Bibliométrie0,0010,001
Études des sciences et des technologies0,0000,001
Communication savante0,0010,001
Science ouverte0,0010,001
Intégrité de la recherche0,0010,002
Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger)0,0020,002

Scores machine (provisoires)

Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.

Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.

Tête enseignante Opus0,024
Tête enseignante GPT0,306
Écart entre enseignants0,281 · la distance entre les deux têtes enseignantes sur ce seul travail
Statut de validationscore_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découle

Classification

machine, non validée

Prédiction automatique; un appel candidat d’une seule source (Gemma direct ou Codex distillé), pas un consensus.

Les modèles n’ont appliqué aucune catégorie : rien dans la taxonomie ne correspondait à ce travail.
Devis d'étudeSimulation ou modélisation
Domainenon disponible
GenreMéthodes

Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».

En bref

Citations0
Publié2008
Routes d'admission1
Résumé présentoui

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