[發明專利]麥克風陣列的噪聲自適應波束形成

有效

• 申請號: 201210052878.0
• 申請日: 2012-03-02
• 公開（公告）號: CN102708874A
• 公開（公告）日: 2012-10-03
• 發明（設計）人: H·N·基科利
• 申請（專利權）人: 微軟公司
• 主分類號: G10L21/02
• 分類號: G10L21/02;H04R3/00
• 代理公司: 上海專利商標事務所有限公司 31100
• 代理人: 蔡悅

技術領域

本發明涉及通過不使用含噪聲的信號來丟棄使性能降低的麥克風信號。

背景技術

麥克風陣列捕捉來自多個傳感器的信號，并處理那些信號以便提高信噪比。在傳統的波束形成中，一般方法是合并來自所有傳感器(信道)的信號。波束形成的一個典型用途是將經合并的信號提供給語音識別器用于語音識別。

然而，在實踐中，這一方法實際上會降低整體性能，并且確實，有時候執行起來甚至比單個麥克風更糟。這部分是因為麥克風之間的個體硬件差異，這會導致不同的麥克風拾取不同類型且不同量的噪聲。另一個因素是噪聲源可能會動態改變。此外，不同的麥克風不同地惡化，這再次導致降低的性能。

發明內容

提供本發明內容以便以簡化形式介紹將在以下的具體實施例中進一步描述的一些代表性概念。本發明內容不旨在標識出所要求保護的主題的關鍵特征或必要特征，也不旨在以限制所要求保護的主題的范圍的任何方式來使用。

簡單來說，此處所描述的主題的各方面涉及一種自適應波束形成器/選擇器藉由其來基于為每個信道所確定的本底噪聲(noise?floor)數據來選擇使用麥克風陣列的哪些信道/麥克風的技術。在一個實現方式中，獲取在沒有實際信號(例如，沒有語音)的時間期間的能量水平，并且一旦存在實際信號，信道選擇器就基于本底信號數據選擇要在信號處理中使用那個或哪些信道。本底噪聲數據被反復測量，藉此，自適應波束形成器動態地適應于本底噪聲數據隨時間的變化。

在一個實現方式中，信道選擇器選擇在任一時刻用于信號處理(例如，語音識別)的信號信道并丟棄其它信道的信號。在另一實現方式中，信道選擇器選擇一個或多個信道，其中當選擇了兩個或更多信道時，來自每個所選擇的信道的信號被合并以用于信號處理。

在一方面，分類器確定在噪聲測量階段何時獲取本底噪聲數據，以及在選擇階段何時作出選擇。分類器可基于所檢測到的能量水平的變化。

結合附圖閱讀以下具體實施方式，本發明的其他優點會變得顯而易見。

附圖說明

作為示例而非限制，在附圖中示出了本發明，附圖中相同的附圖標記指示相同或相似的元素，附圖中：

圖1是表示用于麥克風陣列的噪聲自適應波束形成器/選擇器的示例組件的方框圖。

圖2是示例的8信道麥克風陣列的麥克風的噪聲相對于語音信號的表示。

圖3是表示估計麥克風陣列的輸入信道的本底噪聲能量的機制的方框圖。

圖4是表示噪聲自適應波束形成器/選擇器可如何使用基于噪聲的信道選擇來自適應地將信號提供給語音識別器的方框圖。

圖5是表示噪聲檢測階段和信道選擇階段中的示例步驟的流程圖。

圖6是表示其中可實現此處所描述的各種實施例的一個或多個方面的示例性非限制計算系統或操作環境的框圖。

具體實施方式

此處所描述的技術的各方面總的來說涉及通過不使用含噪聲的信號來丟棄使性能降低的麥克風信號。此處所描述的噪聲自適應波束形成技術嘗試最小化麥克風硬件差異、動態改變的噪聲源麥克風惡化和/或可能地其它因素所導致的不利效果，得到例如包括在最初以及在隨硬件降級的一段時間內對語音識別有益的信號。

應當理解，此處的任何示例均是非限制性的。舉例來說，雖然語音識別是此處所描述的技術的一項有用的應用，但是任何聲音處理應用(例如，方向性放大和/或噪聲抑制)可類似地受益。因此，本發明不限于在此描述的任何具體的實施例、方面、概念、結構、功能或示例。相反，此處所描述的實施例、方面、概念、結構、功能或示例中的任一個都是非限制性的，并且本發明一般能夠以在聲音處理和/或語音識別方面提供好處和優點的各種方式來使用。

圖1示出了一個示例噪聲自適應波束形成實現的組件。對應于麥克風陣列信道102₁-102_N的多個麥克風各自提供用于選擇和/或波束形成的信號；可以理解的是，在一給定的陣列實現方式中，可存在至少兩個(至多任意實際數量)這樣的麥克風。

并且，麥克風陣列不需要被對稱安放，并且實際上，在一個實現方式中，麥克風出于各種原因是非對稱安放的。此處所描述的技術的一個應用是用于移動機器人，其可在等待來自人的語音時自主地四處移動，并因而可動態地暴露于不同的噪聲源。