一种水下目标gammachirp倒谱系数听觉特征提取方法

摘要

本发明提出的一种水下目标gammachirp倒谱系数听觉特征提取方法，以傅里叶变换和对数压缩为基础，结合gammachirp听觉滤波器组，首先对实测的噪声数据进行预处理，以使目标信号在短时内表示为近似平稳，然后对预处理后的数据进行傅里叶变换，将时域信号处理转化为频域信号进行处理，接着让其通过gammachirp听觉滤波器组进行听觉滤波并使用对数压缩，最后对对数压缩后的数据进行离散余弦变换，使其维数降低。这种基于gammachirp频率听觉感知倒谱系数的特征提取方法，可以提取出水下目标辐射噪声有效的听觉特征，从而提高水下目标的正确识别率。

主权项

一种水下目标gammachirp倒谱系数听觉特征提取方法，其特征在于步骤如下：步骤1：将所要分析的目标数据进行分帧处理，分帧时一帧的长度包含2～5节奏周期，然后将每帧信号加Hamming窗，Hamming窗函数为：$w\left(n\right)=0.54-0.46cos\left(\frac{2\pi n}{N-1}\right),0\le n\le N-1$式中N为每帧信号的采样点数；步骤2：对步骤1得到的多帧信号进行快速傅里叶变换，经变换可得到信号的频谱；步骤3：步骤2得到的频谱信号通过gammachirp听觉滤波器组，得到多组子带能量谱；Gammachirp滤波器的冲激响应为：g_c(t)＝at^n‑1exp(‑2πbERB(f_r)t)exp(j2πf_rt+jclnt+jφ)式中：a表示gammachirp滤波器的幅度因子；n表示gammachirp滤波器的阶数；f_r表示gammachirp滤波器的渐近频率；2πbERB(f_r)表示阻尼因子；c表示chirp因子；lnt表示时间t的自然对数；φ表示gammatone滤波器的初始相位；ERB表示等矩形带宽，其表达式为：ERB(f_r)＝24.7+0.108f_r；步骤4：对步骤3得到的多组子带能量谱进行非线性变换，得到gammachirp听觉感知特征；非线性变换函数包括内毛细胞输出函数和响度函数，其内毛细胞输出函数为：H(ω)＝[GC(ω)]²式中GC(ω)表示gammachirp滤波器的输出；响度函数为：y(ω)＝[H(ω)]^0.33；步骤5：对步骤4得到的gammachirp听觉感知特征进行对数压缩和离散余弦变换，得到gammachirp听觉感知倒谱系数，其具体表达式为：${\mathrm{GCFCC}}_m=\sqrt{\frac{2}{N}}\underset{n=0}{\overset{N-1}{\Sigma }}log\left(Y_n\right)cos\left[\frac{\pi m}{N}(n+\frac{1}{2})\right],1\le m\le M$式中Y_n表示第n个频率子带的信号能量；N表示gammachirp滤波器的个数；M表示gammachirp听觉感知倒谱系数的个数。