【MATLAB】利用BP与遗传算法实现自适应噪声抑制器

简介：
本项目运用MATLAB编程环境，结合BP神经网络和遗传算法，设计并实现了有效的自适应噪声抑制系统，以优化音频信号处理。 一、引言 自适应噪声抵消技术是一种有效的背景噪声消除信号处理方法，在外界干扰源特征未知且传递途径不断变化的情况下，能够有效减少噪音对目标信号的影响，并提高信噪比。该技术基于自适应滤波原理，通过将原始输入中的噪声进行分离和抵消来获取有用信号。 在线性滤波中，高斯型的随机噪声可以被线性滤波器有效地处理以达到最小均方误差的效果。然而，在实际应用中，叠加于数字信号上的噪音往往不是单一类型的高斯噪音，这导致了传统线性滤波方法在非高斯噪声环境下的性能下降。为了克服这一问题，通常采用基于神经网络的非线性滤波技术。 二、结合BP算法和遗传算法的自适应噪声抵消器 本段落提出了一种新的自适应算法——即将BP（反向传播）算法与遗传算法相结合的方法来改进现有的信号处理方法。首先对传统的BP网络结构及其局限进行了详细的讨论，指出了其容易陷入局部最优解的问题，并且学习速度缓慢。 相比之下，遗传算法具有全局搜索能力、无需目标函数的微分值以及并行计算的优点。因此，在神经网络训练中引入GA可以提高收敛速度和优化性能。具体来说，BP-GA混合方法包括以下步骤：（1）定义问题的目标函数；（2）设定训练样本集；（3）利用遗传算法进行参数寻优；（4）使用得到的最佳权重值重新训练BP网络。 通过实验验证表明，相较于单独使用的BP算法，在短时傅里叶变换信号和余弦波信号的噪声消除效果上，混合方法表现出更好的性能。信噪比方面，对于这两种类型的测试信号分别提高了16dB和23dB左右。 三、结论 综上所述，结合遗传算法与反向传播神经网络的方法在提高自适应噪声抵消器效率及改善信噪比等方面具有明显优势，在实际应用中能够有效提升系统的抗干扰能力。