基于人耳主觀反應(yīng)的聽(tīng)覺(jué)特征量及其在目標(biāo)識(shí)別中的應(yīng)用.pdf

1、水下目標(biāo)自動(dòng)識(shí)別是現(xiàn)代海戰(zhàn)的重要環(huán)節(jié)，特征提取是目標(biāo)識(shí)別中的關(guān)鍵。為了得到穩(wěn)定有效的識(shí)別特征，傳統(tǒng)的特征提取方法主要是通過(guò)信號(hào)處理與變換技術(shù)來(lái)提取信號(hào)內(nèi)蘊(yùn)含的有效特征，雖然這些技術(shù)的發(fā)展很快，但復(fù)雜環(huán)境下的目標(biāo)識(shí)別率始終不理想。為此，本論文通過(guò)對(duì)人耳聽(tīng)覺(jué)機(jī)理的研究，針對(duì)水下目標(biāo)分類識(shí)別，從心理聲學(xué)的角度尋求基于人耳主觀反應(yīng)的新的目標(biāo)識(shí)別特征，為水下目標(biāo)識(shí)別中的特征提取開(kāi)辟新的途徑。 論文通過(guò)對(duì)人類聽(tīng)覺(jué)系統(tǒng)的深入了解，研究了人類聽(tīng)

2、聲辨物的過(guò)程與機(jī)理。人類聽(tīng)覺(jué)系統(tǒng)的特殊結(jié)構(gòu)決定了人耳對(duì)聲音的頻率分辨、音調(diào)識(shí)別、強(qiáng)度分辨、時(shí)間延遲等聽(tīng)覺(jué)特性，而人對(duì)聲音的主觀感受主要由響度、音調(diào)、音色等特征來(lái)描述，同時(shí)又受到掩蔽效應(yīng)、優(yōu)先效應(yīng)等特性的影響。因此，心理聲學(xué)研究者提出用上述心理聲學(xué)參數(shù)客觀描述不同聲音造成的主觀感受，用它們定量地反映聽(tīng)覺(jué)感受的差別。為此，本論文深入研究了響度類特征和音調(diào)特征的物理含義和計(jì)算方法，并針對(duì)聲學(xué)目標(biāo)，尤其是水下目標(biāo)識(shí)別進(jìn)行了改進(jìn)。 考慮到

3、人類聽(tīng)覺(jué)系統(tǒng)識(shí)別聲音時(shí)，人腦神經(jīng)系統(tǒng)起到關(guān)鍵性的作用。因此，本論文建立的目標(biāo)識(shí)別系統(tǒng)選擇近似于人類大腦的人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)分類器進(jìn)行分類識(shí)別。針對(duì)本論文的實(shí)驗(yàn)研究，設(shè)計(jì)了前饋BP三層神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)分類器。 對(duì)實(shí)測(cè)的水下目標(biāo)輻射噪聲、汽車噪聲和無(wú)線電通信噪聲進(jìn)行了目標(biāo)識(shí)別的實(shí)驗(yàn)研究，尋找有效識(shí)別特征，得出結(jié)論：人耳聽(tīng)覺(jué)特征量中的特性響度、特性尖銳度、總響度和總尖銳度可作為水下目標(biāo)識(shí)別的有效特征，反映了目標(biāo)聲音的強(qiáng)度特性，在一定程度上能提高水下

4、目標(biāo)識(shí)別率；音調(diào)作為相關(guān)特征，補(bǔ)充了響度類特征中不包含的聲學(xué)目標(biāo)的頻率特征，與響度類特征結(jié)合使用可以提高識(shí)別率。 在不同類型目標(biāo)分類識(shí)別研究中，在以特性響度為識(shí)別特征的前提下，利用遺傳算法進(jìn)行特征選擇，既降低特征維數(shù)又提高了目標(biāo)識(shí)別率。深入研究了樣本時(shí)間長(zhǎng)度和不同頻率分析尺度等因素對(duì)識(shí)別結(jié)果的影響，發(fā)現(xiàn)用臨界頻帶和1/3倍頻程頻帶分析得到的特性響度特征最能有效識(shí)別目標(biāo)，而臨界頻帶具有普遍的通用性。同時(shí)對(duì)訓(xùn)練樣本和測(cè)試樣本的組合方