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Étude comparative des différentes méthodes d'estimation de la fréquence fondamentale des cris des nouveaux-nés

Nekab, Khedidja (2013). Étude comparative des différentes méthodes d'estimation de la fréquence fondamentale des cris des nouveaux-nés. Mémoire de maîtrise électronique, Montréal, École de technologie supérieure.

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Résumé

Au cours des trente dernières années, diverses méthodes ont été développées afin de mieux détecter la fréquence fondamentale des cris des nouveau-nés. En effet, l’analyse de la variation de la fréquence fondamentale dans le temps d’un signal de cri chez les nouveau-nés fournit des informations fiables très utiles au diagnostic médical concernant l’état de santé des bébés.

Nous présentons dans ce rapport une étude comparative des résultats de plusieurs méthodes d’extraction de la fréquence fondamentale des signaux de cris chez les nouveau-nés. Les quatre algorithmes choisis à l’implémentation dans Matlab sont deux algorithmes temporels,AMDF«Magnitude Difference Function» et ACF «Auto-Correlation Function», un algorithme fréquentiel HPS «Harmonic Product Spectrum» ainsi que l’algorithme SIFT modifié «modified Simple Inverse Filtering Tracking ». Ce dernier et le logiciel Praat sont utilisés à titre de comparaison. Nous étudierons plusieurs segments de cri : phonique, de haute-fréquence, hyperphonique et non-voisé.

Après évaluation de la performance des différentes méthodes analysées, nous avons remarqué que l’ACF a échoué à estimer la fréquence hyperphonique. D’autre part, nous avons observé que l’algorithme HPS a montré une bonne précision quant à l’ évaluation de la fréquence fondamentale phonique.

Nous avons aussi constaté que les algorithmes AMDF et SIFT modifié sont moins précis dans l’identification de la fréquence fondamentale phonique. Cela nous a conduit à développer un nouvel algorithme CAMDA «Combined Average Magnitude Difference and Autocorrelation» permettant une combinaison entre le SIFT modifié et l’AMDF pour corriger les erreurs produites lors de la détection des segments phoniques. Ce dernier a montré qu’il est capable de remédier aux problèmes posés par l’AMDF et le SIFT modifié lors de la détection des segments phoniques.

Titre traduit

Comparative study of different methods for estimating the fundamental frequency of cry sounds new born

Résumé traduit

Over the last thirty years, various methods have been developed to improve the estimation process of the fundamental frequency. Indeed, detection and time domain analysis of changes in the fundamental frequencies of the ewborn infants’ cries are necessary to obtain reliable information that helps pediatrician to make an accurate diagnosis.

We present in this report a comparative study of the three fundamental frequency extraction methods and their performances on the baby’s cry signals. The aforementioned algorithms are AMDF «Average Magnitude Difference Function», ACF «Auto-Correlation Function» and frequency algorithm HPS «Harmonic Product Spectrum» which are implemented in the MATLAB environment. In addition, the modified SIFT algorithm «modified Simple Inverse Filtering Tracking» and the Praat software are used for comparison study only. We have studied several cry segments: phonic, high-pitch, hyperphonic, unvoiced and undefined. In order to evaluate the performance of different algorithms, we have considered five types of error; sound error, hyperphonic error dysphonic error, unvoiced error and undefined error. We also present the classification procedure of different cry segments depending on the error type.

We have observed that the ACF is not capable to estimate the hyper-phonic frequency. Also, we have observed that the HPS estimate the fundamental phonic frequency with a higher precision than other method.

In addition, the AMDF and the modified SIFT are not so precise for estimation of the fundamental phonic frequency.

Because of this low precision, we have developed a new algorithm named CAMDA «Combined Average Magnitude Difference and Autocorrelation», which is a combination of the modified SIFT and the AMDF. The goal of this new algorithm is to correct the error proceeded during the detection of the phonic segments. The CAMDA has showed its capability to correct the problem given by the AMDF and the SIFT modified during the detection of the phonic segments.

Type de document: Mémoire ou thèse (Mémoire de maîtrise électronique)
Renseignements supplémentaires: "Mémoire présenté à l'École de technologie supérieure comme exigence partielle à l'obtention de la maîtrise en génie, concentration réseaux de télécommunciations". Bibliographie : pages 73-75.
Mots-clés libres: Traitement du signal Techniques numériques Mathématiques. Audiofréquence Mesure. Communication non-verbale chez le nourrisson. Nouveau-nés. cri, fondamental, fréquence, cri des nouveau-nés
Directeur de mémoire/thèse:
Directeur de mémoire/thèse
Tadj, Chakib
Programme: Maîtrise en ingénierie > Génie
Date de dépôt: 14 mai 2014 14:35
Dernière modification: 10 mars 2017 20:34
URI: http://espace.etsmtl.ca/id/eprint/1260

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