A WAVELET-BASED SPEAKER VERIFICATION ALGORITHM

This paper presents a study on wavelets and their characteristics for the specific purpose of serving as a feature extraction tool for speaker verification (SV), considering a Radial Basis Function (RBF) classifier, which is a particular type of Artificial Neural Network (ANN). Examining characteristics such as support-size, frequency and phase responses, amongst others, we show how Discrete Wavelet Transforms (DWTs), particularly the ones which derive from Finite Impulse Response (FIR) filters, can be used to extract important features from a speech signal which are useful for SV. Lastly, an SV algorithm based on the concepts presented is described.

Improved voice activity detection algorithm using wavelet and support vector machine

This paper proposes an improved voice activity detection (VAD) algorithm using wavelet and support vector machine (SVM) for European Telecommunication Standards Institution (ETS1) adaptive multi-rate (AMR) narrow-band (NB) and wide-band (WB) speech codecs. First, based on the wavelet transform, the original IIR filter bank and pitch/tone detector are implemented, respectively, via the wavelet filter bank and the wavelet-based pitch/tone detection algorithm. The wavelet filter bank can divide input speech signal into several frequency bands so that the signal power level at each sub-band can be calculated. In addition, the background noise level can be estimated in each sub-band by using the wavelet de-noising method. The wavelet filter bank is also derived to detect correlated complex signals like music. Then the proposed algorithm can apply SVM to train an optimized non-linear VAD decision rule involving the sub-band power, noise level, pitch period, tone flag, and complex signals warning flag of input speech signals. By the use of the trained SVM, the proposed VAD algorithm can produce more accurate detection results. Various experimental results carried out from the Aurora speech database with different noise conditions show that the proposed algorithm gives considerable VAD performances superior to the AMR-NB VAD Options 1 and 2, and AMR-WB VAD. (C) 2009 Elsevier Ltd. All rights reserved.

A note on a practical relationship between filter coefficients and scaling and wavelet functions of Discrete Wavelet Transforms

In this paper, the relationship between the filter coefficients and the scaling and wavelet functions of the Discrete Wavelet Transform is presented and exemplified from a practical point-of-view. The explanations complement the wavelet theory, that is well documented in the literature, being important for researchers who work with this tool for time-frequency analysis. (c) 2011 Elsevier Ltd. All rights reserved.

Wavelet-based dynamic time warping

Dynamic Time Warping (DTW), a pattern matching technique traditionally used for restricted vocabulary speech recognition, is based on a temporal alignment of the input signal with the template models. The principal drawback of DTW is its high computational cost as the lengths of the signals increase. This paper shows extended results over our previously published conference paper, which introduces an optimized version of the DTW I hat is based on the Discrete Wavelet Transform (DWT). (C) 2008 Elsevier B.V. All rights reserved.

Wavelet-based cepstrum calculation

In this paper we present a new wavelet-based algorithm for low-cost computation of the cepstrum. It can be used for real time precise pitch determination in automatic speech and speaker recognition systems. Many wavelet families are examined to determine the one that works best. The results confirm the efficacy and accuracy of the proposed technique for pitch extraction. (C) 2008 Elsevier B.V. All rights reserved.

Wavelet regression with correlated errors on a piecewise Holder class

This paper generalizes the methodology of Cat and Brown [Cai, T., Brown, L.D., 1998. Wavelet shrinkage for nonequispaced samples. The Annals of Statistics 26, 1783-1799] for wavelet shrinkage for nonequispaced samples, but in the presence of correlated stationary Gaussian errors. If the true function is a member of a piecewise Holder class, it is shown that, even for long memory errors, the rate of convergence of the procedure is almost-minimax relative to the independent and identically distributed errors case. (c) 2008 Elsevier B.V. All rights reserved.

Computational aspects of harmonic wavelet Galerkin methods and an application to a precipitation front propagation model

This article is dedicated to harmonic wavelet Galerkin methods for the solution of partial differential equations. Several variants of the method are proposed and analyzed, using the Burgers equation as a test model. The computational complexity can be reduced when the localization properties of the wavelets and restricted interactions between different scales are exploited. The resulting variants of the method have computational complexities ranging from O(N(3)) to O(N) (N being the space dimension) per time step. A pseudo-spectral wavelet scheme is also described and compared to the methods based on connection coefficients. The harmonic wavelet Galerkin scheme is applied to a nonlinear model for the propagation of precipitation fronts, with the front locations being exposed in the sizes of the localized wavelet coefficients. (C) 2011 Elsevier Ltd. All rights reserved.

Inversão numérica da transformada de Laplace por polinômios trigonométricos e de Laguerre

Neste trabalho são desenvolvidos métodos numéricos para inversão da transformada de Laplace, fazendo-se uso de polinômios trigonométricos e de Laguerre. Sua utilização é ilustrada num problema de fronteira móvel da área de engenharia nuclear, através do algoritmo computacional ALG-619. Uma revisão dos aspectos analíticos básicos da transformada de Laplace e sua utilização na resolução de equações diferenciais parciais é apresentada de maneira suscinta.

Solução da equação de condução de calor bidimensional, em meios multicompostos, pelos métodos nodal, com parâmetros concentrados, e a técnica da transformada de Laplace

Neste trabalho, desenvolvemos uma metodologia semi-analítica para solução de problemas de condução de calor bidimensional, não-estacionária em meios multicompostos. Esta metodologia combina os métodos nodal, com parâmetros concentrados, e a técnica da transformada de Laplace. Inicialmente, aplicamos o método nodal. Nele, a equação diferencial parcial que descreve o problema é integrada, transversalmente, em relação a uma das variáveis espaciais. Em seguida, é utilizado o método de parâmetros concentrados, onde a distribuição de temperatura nos contornos superior e inferior é substituída pelo seu valor médio. Os problemas diferenciais unidimensionais resultantes são então resolvidos com o uso da técnica da transformada de Laplace, cuja inversão é avaliada numericamente. O método proposto é usado na solução do problema de condução de calor, em paredes de edificações. A implementação computacional é feita, utilizando-se a linguagem FORTRAN e os resultados numéricos obtidos são comparados com os disponíveis na literatura.

Formulação semi-analítica para a equação transformada resultante da aplicação da GITT em problemas difusivos-advectivos

Neste trabalho se propõe um avanço para a Técnica Transformada Integral Generalizada, GITT. O problema transformado, usualmente resolvido por subrotinas numéricas, é aqui abordado analiticamente fazendo-se uso da Transformada de Laplace. Para exemplificar o uso associado destas duas transformadas integrais, resolvem-se dois problemas. Um de concentração de poluentes na atmosfera e outro de convecção forçada com escoamento laminar, entre placas planas paralelas, com desenvolvimento simultâneo dos perfis térmico e hidrodinâmico. O primeiro é difusivo, transiente e com coeficientes variáveis. Sua solução é obtida de forma totalmente analítica. Além de mostrar o uso da técnica, este exemplo apesar de ter coeficientes variáveis, é resolvido com o auxílio de um problema de autovalores associado com coeficientes constantes. No segundo, obtém-se a solução da Equação da Energia analiticamente. Já a Equação da Conservação do Momentum é linearizada e resolvida de forma iterativa. A solução de cada iteração é obtida analiticamente.

Um Mecanismo de realimentação de relevâncias para recuperação de informações visuais utilizando feições a partir de imagens JPEG

Esta dissertação propõe e discute um mecanismo de realimentação de relevâncias (i. e. “Relevance Feedback”). A técnica de realimentação de relevâncias foi introduzida inicialmente em meados dos anos 60, como uma estratégia para refinamento de consultas para a recuperação de informações. Como uma técnica de refinamento de consultas, foi aplicada inicialmente em sistemas de recuperação de informações textuais. Neste caso, os termos ou expressões consideradas importantes, são utilizados na formulação de uma nova consulta. Ao surgirem os sistemas de recuperação de informação visual baseada em conteúdo (CBVIR), houve a necessidade de serem introduzidos novos elementos associados a esse processo de reformulação de consultas, de tal forma que fossem utilizados não apenas as informações de alto nível, como os termos e expressões. Esses novos elementos passaram a considerar também a subjetividade de percepção humana em relação ao conteúdo visual. Neste trabalho, apresenta-se um processo de extração e representação desse conteúdo, através da utilização de feições (conteúdo) de cor e textura, extraídos de imagens JPEG, uma vez que no processo de compressão de imagens nesse formato, utiliza-se coeficientes da Transformada Discreta do Cosseno (DCT), sendo, portanto esses coeficientes utilizados como elementos que possuem as informações associadas a cor e textura na imagem. Além da DCTé utilizada a Transformação Mandala [YSH 83] no processo de agrupamento de somente 10 coeficientes, com o objetivo de produzir 10 imagens com resoluça menor que a imagem original, mas que representam cada uma, o conteúdo de uma frequência particular da imagem original. A escolha por uma representação como essa,é a garantia de uma redução significativa na quantidade de dados a serem processados. Entretanto, a representação obtida nesse formato para as imagens,é com base em conteúdo global de cor e textura, o que pode produzir resultados insatisfatórios. A introdução de um mecanismo de realimentação de relevâncias, associado à representação utilizada, permite contornar a dificuldade apontada acima, através da obtenção de consultas subsequentes, selecionando os objetos mais relevantes, assim como menos objetos não relevantes, utilizando o conhecimento do usuário de forma interativa no refinamento de consultas para recuperação de informações visuais.

Solução analítica das equações difusivas da teoria geral de perturbação pelo método da transformada de Laplace

Neste trabalho, apresentamos uma solução analítica para as equações difusivas unidimensionais da Teoria Geral de Perturbação em uma placa heterogênea, isto é, apresentamos as soluções analíticas para os problemas de autovalor para o fluxo de nêutrons e para o fluxo adjunto de nêutrons, para o cálculo do fator de multiplicação efetivo (keff), para o problema de fonte fixa e para o problema de função auxiliar. Resolvemos todos os problemas mencionados aplicando a Transformada de Laplace em uma placa heterogênea considerando um modelo de dois grupos de energia e realizamos a inversão de Laplace do fluxo transformado analiticamente através da técnica da expansão de Heaviside. Conhecendo o fluxo de nêutrons, exceto pelas constantes de integração, aplicamos as condições de contorno e de interface e resolvemos as equações algébricas homogêneas para o fator de multiplicação efetivo pelo método da bissecção. Obtemos o fluxo de nêutrons através da avaliação das constantes de integração para uma potência prescrita. Exemplificamos a metodologia proposta para uma placa com duas regiões e comparamos os resultados obtidos com os existentes na literatura.

Uma solução híbrida para a equação de Fokker-Planck dependente da energia usando a técnica da transformada de Laplace e diferenças finitas

Neste trabalho é obtida uma solução híbrida para a equação de Fokker-Planck dependente da energia, muito utilizada em problemas de implantação iônica. A idéia consiste na aplicação da transformada de Laplace na variável de energia e aplicação de um esquema de diferenças finitas nas variáveis espacial e angular desta equação. Tal procedimento gera um problema matricial simbólico para a energia transformada. Para resolver este sistema, procede-se a inversão de Laplace da matriz (sI+A), onde s é um parâmetro complexo, I a matriz identidade e A uma matriz quadrada gerada pela discretização das variáveis espacial e angular. A matriz A não é diagonalizável, desta forma, contorna-se este problema decompondo esta matriz na soma de outras duas, onde uma delas é diagonalizável. É gerado então um método iterativo de inversão, semelhante ao método da fonte fixa associado ao método de diagonalização, do qual o resultado fornecido são os valores para o fluxo de partículas do sistema. A partir disto pode-se determinar a energia depositada no sistema eletrônico e nuclear do alvo. Para validar os resultados obtidos faz-se a simulação de implantação de íons de B em Si numa faixa energética de 1keV a 50MeV, comparam-se os resultados com simulação gerada numericamente pelo software SRIM2003.