A Joint Time-Frequency and Matrix Decomposition Feature Extraction Methodology for Pathological Voice Classification

The number of people affected by speech problems is increasing as the modern world places increasing demands on the human voice via mobile telephones, voice recognition software, and interpersonal verbal communications. In this paper, we propose a novel methodology for automatic pattern classification of pathological voices. The main contribution of this paper is extraction of meaningful and unique features using Adaptive time-frequency distribution (TFD) and nonnegative matrix factorization (NMF). We construct Adaptive TFD as an effective signal analysis domain to dynamically track the nonstationarity in the speech and utilize NMF as a matrix decomposition (MD) technique to quantify the constructed TFD. The proposed method extracts meaningful and unique features from the joint TFD of the speech, and automatically identifies and measures the abnormality of the signal. Depending on the abnormality measure of each signal, we classify the signal into normal or pathological. The proposed method is applied on the Massachusetts Eye and Ear Infirmary (MEEI) voice disorders database which consists of 161 pathological and 51 normal speakers, and an overall classification accuracy of 98.6% was achieved

Audio Signal Processing Using Time-Frequency Approaches: Coding, Classification, Fingerprinting, and Watermarking

Audio signals are information rich nonstationary signals that play an important role in our day-to-day communication, perception of environment, and entertainment. Due to its non-stationary nature, time- or frequency-only approaches are inadequate in analyzing these signals. A joint time-frequency (TF) approach would be a better choice to efficiently process these signals. In this digital era, compression, intelligent indexing for content-based retrieval, classification, and protection of digital audio content are few of the areas that encapsulate a majority of the audio signal processing applications. In this paper, we present a comprehensive array of TF methodologies that successfully address applications in all of the above mentioned areas. A TF-based audio coding scheme with novel psychoacoustics model, music classification, audio classification of environmental sounds, audio fingerprinting, and audio watermarking will be presented to demonstrate the advantages of using time-frequency approaches in analyzing and extracting information from audio signals.</p

Análisis de métodos de parametrización y clasificación para la simulación de un sistema de evaluación perceptual del grado de afección en voces patológicas

Los procedimientos de evaluación de la calidad de la voz basados en la valoración subjetiva a través de la percepción acústica por parte de un experto están bastante extendidos. Entre ellos,el protocolo GRBAS es el más comúnmente utilizado en la rutina clínica. Sin embargo existen varios problemas derivados de este tipo de estimaciones, el primero de los cuales es que se precisa de profesionales debidamente entrenados para su realización. Otro inconveniente reside en el hecho de que,al tratarse de una valoración subjetiva, múltiples circunstancias significativas influyen en la decisión final del evaluador, existiendo en muchos casos una variabilidad inter-evaluador e intra-evaluador en los juicios. Por estas razones se hace necesario el uso de parámetros objetivos que permitan realizar una valoración de la calidad de la voz y la detección de diversas patologías. Este trabajo tiene como objetivo comparar la efectividad de diversas técnicas de cálculo de parámetros representativos de la voz para su uso en la clasificación automática de escalas perceptuales. Algunos parámetros analizados serán los coeficientes Mel-Frequency Cepstral Coefficients(MFCC),las medidas de complejidad y las de ruido.Así mismo se introducirá un nuevo conjunto de características extraídas del Espectro de Modulación (EM) denominadas Centroides del Espectro de Modulación (CEM).En concreto se analizará el proceso de detección automática de dos de los cinco rasgos que componen la escala GRBAS: G y R. A lo largo de este documento se muestra cómo las características CEM proporcionan resultados similares a los de otras técnicas anteriormente utilizadas y propician en algún caso un incremento en la efectividad de la clasificación cuando son combinados con otros parámetros