Integrating Uncertainty Into Neural Network-Based Speech Enhancement

不确定度量化 计算机科学 人工神经网络 机器学习 人工智能 随机性 可靠性(半导体) 敏感性分析 不确定度分析 蒙特卡罗方法 测量不确定度 数学 统计 物理 量子力学 模拟 功率(物理)
作者
Huajian Fang,Dennis Becker,Stefan Wermter,Timo Gerkmann
出处
期刊:IEEE/ACM transactions on audio, speech, and language processing [Institute of Electrical and Electronics Engineers]
卷期号:31: 1587-1600 被引量:3
标识
DOI:10.1109/taslp.2023.3265202
摘要

Supervised masking approaches in the time-frequency domain aim to employ deep neural networks to estimate a multiplicative mask to extract clean speech. This leads to a single estimate for each input without any guarantees or measures of reliability. In this paper, we study the benefits of modeling uncertainty in clean speech estimation. Prediction uncertainty is typically categorized into aleatoric uncertainty and epistemic uncertainty. The former refers to inherent randomness in data, while the latter describes uncertainty in the model parameters. In this work, we propose a framework to jointly model aleatoric and epistemic uncertainties in neural network-based speech enhancement. The proposed approach captures aleatoric uncertainty by estimating the statistical moments of the speech posterior distribution and explicitly incorporates the uncertainty estimate to further improve clean speech estimation. For epistemic uncertainty, we investigate two Bayesian deep learning approaches: Monte Carlo dropout and Deep ensembles to quantify the uncertainty of the neural network parameters. Our analyses show that the proposed framework promotes capturing practical and reliable uncertainty, while combining different sources of uncertainties yields more reliable predictive uncertainty estimates. Furthermore, we demonstrate the benefits of modeling uncertainty on speech enhancement performance by evaluating the framework on different datasets, exhibiting notable improvement over comparable models that fail to account for uncertainty.

科研通智能强力驱动
Strongly Powered by AbleSci AI
科研通是完全免费的文献互助平台,具备全网最快的应助速度,最高的求助完成率。 对每一个文献求助,科研通都将尽心尽力,给求助人一个满意的交代。
实时播报
lizhihahaha发布了新的文献求助10
2秒前
2秒前
沐偶完成签到,获得积分10
2秒前
轻松的小白菜完成签到,获得积分10
3秒前
泥娃娃完成签到,获得积分10
3秒前
DLY677完成签到,获得积分10
4秒前
酷波er应助愚公家的岳采纳,获得10
4秒前
6秒前
小鱼完成签到,获得积分10
6秒前
6秒前
kunyi完成签到,获得积分10
6秒前
8秒前
梦想启航应助落水无波采纳,获得10
9秒前
插线板完成签到 ,获得积分10
10秒前
小曹医生发布了新的文献求助10
10秒前
微笑易绿发布了新的文献求助10
12秒前
臀臀菜发布了新的文献求助10
13秒前
Hello应助111采纳,获得10
13秒前
14秒前
舒心妙旋完成签到 ,获得积分20
16秒前
lizhihahaha完成签到,获得积分10
17秒前
丘比特应助西骑士采纳,获得10
18秒前
圈圈发布了新的文献求助10
18秒前
青禾完成签到,获得积分10
19秒前
张文乐发布了新的文献求助10
20秒前
怕孤独的乌龟完成签到,获得积分10
22秒前
23秒前
刘一严完成签到 ,获得积分10
23秒前
天马行空完成签到,获得积分10
25秒前
小鱼发布了新的文献求助10
27秒前
蛋挞发布了新的文献求助10
27秒前
27秒前
MeiyanZou完成签到,获得积分10
28秒前
kira完成签到,获得积分10
28秒前
lemon完成签到,获得积分10
28秒前
相small完成签到 ,获得积分10
30秒前
圈圈完成签到,获得积分10
31秒前
kingmp2完成签到 ,获得积分10
32秒前
33秒前
圈圈完成签到 ,获得积分10
34秒前
高分求助中
(应助此贴封号)【重要!!请各用户(尤其是新用户)详细阅读】【科研通的精品贴汇总】 10000
Developing Genetic Editing Tools for Lysobacter 2000
卤化钙钛矿人工突触的研究 2000
Моделирование процессов самоорганизации в кристаллообразующих системах 1000
History of U.S. Space Surveillance and Satellite Cataloging 1000
Signals, Systems, and Signal Processing 610
Fundamentals of Pharmaceutical and Biologics Regulations: A Global Perspective, Second Edition 600
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 医学 生物 纳米技术 工程类 有机化学 化学工程 生物化学 计算机科学 物理 内科学 复合材料 催化作用 物理化学 光电子学 电极 细胞生物学 基因 无机化学
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 6516196
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 8309187
关于积分的说明 17760503
捐赠科研通 5618470
什么是DOI,文献DOI怎么找? 2925391
邀请新用户注册赠送积分活动 1902427
关于科研通互助平台的介绍 1763548