[發明專利]一種基于聯合抑制的麥克風陣列語音增強方法

有效

• 申請號: 201110324746.4
• 申請日: 2011-10-21
• 公開（公告）號: CN102509552A
• 公開（公告）日: 2012-06-20
• 發明（設計）人: 錢沄濤;楊立春
• 申請（專利權）人: 浙江大學
• 主分類號: G10L21/02
• 分類號: G10L21/02;H04R3/04
• 代理公司: 杭州天正專利事務所有限公司 33201
• 代理人: 黃美娟;王兵

1.一種基于聯合抑制的麥克風陣列語音增強方法，包括以下步驟：

步驟1，構建麥克風陣列、以接收外界模擬信號，由二到多個以上全指向性麥克風組成線性、圓形或球形陣列；將接收到的模擬信號轉換為待處理的數字信號；

步驟2，分析所述的數字信號，獲取目標語音相對陣列中每個陣元的相對時延；根據時延，以陣列中某個陣元接收的語音信號作為參考，對其他陣元接收到的數字信號進行時延補償，獲得補償后的信號；利用子帶分解分別將每個陣元的時延補償信號分解成若干個子帶信號，然后分別對每個子帶信號進行固定波束形成，以獲得每個頻帶范圍內目標聲源方向的初步增益；

步驟3，利用阻塞矩陣分別獲得每個子帶內的噪音參考信號；

步驟4，利用變步長歸一化LMS算法對步驟4的每個子帶進行自適應濾波處理，處理結束后進行子帶合并處理，獲得輸出信號e。

步驟5，利用陣列中兩個陣元補償后的信號進行改進的遞推噪音互功率譜密度估計(Iterative?noise?Cross?Power?Spectral?Density，ICPSD)算法，獲得去除相關噪音的濾波器H，結合步驟4獲得的增強信號e，進而獲得最終的目標語音輸出y。

2.根據權利要求1所述的一種基于聯合抑制的麥克風陣列語音增強方法，其特征在于：步驟1中的陣列可以從間距為1cm左右的致?密型陣列到陣元間距大于4cm的大尺度常規陣列，每個陣元接收到的模擬信號使用音頻采集卡對陣列接收到的模擬信號進行A/D轉換，形成待處理的數字信號。

3.根據權利要求2所述的一種基于聯合抑制的麥克風陣列語音增強方法，其特征在于：步驟2包括以下子步驟：

2.1，分別獲取目標聲源到達基準麥克風和其他麥克風的相對時延，如第i個麥克風接受的信號相對基準麥克風1的信號時延，其時延值通過公式1來估計：

公式1

其中：T為麥克風陣列采集語音信號的實際時間，xb₁(t)，xb_i(t)分別對應的是t時刻第一麥克風(基準麥克風)，第i麥克風所對應的數字信號，?表示xb₁(t)，xb_i(t)的互相關函數，其最大值對應的τ就是兩個麥克風相對時延值；

2.2，分別對xb₂(t)，…，xb_n(t)進行時延校正，獲得xb₂(t)的校正后信號x₂(t)，依次類推，xb_n(t)的校正后信號x_n(t)；為了統一書寫格式，把基準麥克風信號xb₁(t)以x₁(t)代替；

2.3，利用子帶分解方法分別把上述時延補償后的信號分解成k個子帶：例如x₁(t)分解成x-1_sub-1(t)，x-1_sub-2(t)，……，x-1_sub-k(t)；x₂(t)到x_n(t)依次類推。

2.4，對每個子帶分別進行固定波束形成，如第i個子帶的固定波束形成獲得的信號yb_sub-i(t)由公式2計算：?

……公式2。

4.根據權利要求3所述的一種基于聯合抑制的麥克風陣列語音增強方法，其特征在于：步驟3中，通過公式3獲取每個子帶中n個元素的參考噪音向量N_sub-1，N_sub-2……，N_sub-k，其中第i個子帶的參考噪音向量為：

N_sub-i＝B*[x-1_sub-i(t)，…，x-n_sub-i(t)]^T……公式3

公式3中B為阻塞矩陣(Blocking?Matrix，BM)，它由公式4確定：

……公式4

公式4中的n表示陣列中的陣元數，n＞＝2。