[發(fā)明專利]一種基于時(shí)頻掩膜的單聲學(xué)矢量傳感器目標(biāo)語(yǔ)音增強(qiáng)方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201310133745.0
• 申請(qǐng)日: 2013-04-15
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN104103277B
• 公開(kāi)（公告）日: 2017-04-05
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 鄒月嫻;王鵬;石偉
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 北京大學(xué)深圳研究生院
• 主分類號(hào): G10L21/02
• 分類號(hào): G10L21/02;G10L21/0224
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1.一種基于時(shí)頻掩膜的單聲學(xué)矢量傳感器目標(biāo)語(yǔ)音增強(qiáng)方法，包括如下步驟：

(a)對(duì)聲學(xué)矢量傳感器中兩個(gè)壓力梯度傳感器的輸出數(shù)據(jù)分別加窗分幀，進(jìn)行短時(shí)傅里葉變換，得到兩通道的時(shí)頻譜數(shù)據(jù)；

(b)對(duì)(a)所得兩通道數(shù)據(jù)計(jì)算ISDR值，對(duì)ISDR值求反三角函數(shù)得到到達(dá)角估計(jì)，與目標(biāo)語(yǔ)音到達(dá)角比較求得時(shí)頻掩膜；

(c)根據(jù)目標(biāo)語(yǔ)音到達(dá)角計(jì)算固定波束形成器權(quán)向量，對(duì)(a)所得兩通道數(shù)據(jù)進(jìn)行固定波束形成，輸出時(shí)頻譜記為Y_m；

(d)用(b)所得的時(shí)頻掩膜對(duì)(c)固定波束形成器的輸出進(jìn)行時(shí)頻掩膜濾波，輸出記為Y_s；

(e)通過(guò)(c)和(d)所得的數(shù)據(jù)計(jì)算后置維納濾波器的權(quán)值，并對(duì)(c)固定波束形成器的輸出進(jìn)行維納濾波；

(f)對(duì)(e)所得的后置維納濾波器輸出數(shù)據(jù)進(jìn)行傅里葉反變換，用疊接相加法重建增強(qiáng)后的目標(biāo)語(yǔ)音時(shí)域信號(hào)。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于時(shí)頻掩膜的單聲學(xué)矢量傳感器目標(biāo)語(yǔ)音增強(qiáng)方法，其特征在于，該方法使用聲學(xué)矢量傳感器作為聲音信號(hào)接收器，它包含兩個(gè)正交同位放置的壓力梯度傳感器；傳感器的同位放置可保證整體結(jié)構(gòu)緊湊、尺寸小。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于時(shí)頻掩膜的單聲學(xué)矢量傳感器目標(biāo)語(yǔ)音增強(qiáng)方法，其特征在于，所述步驟(b)的具體實(shí)現(xiàn)方法為：

對(duì)兩梯度傳感器接收信號(hào)的短時(shí)傅里葉變換的幅度譜在每個(gè)時(shí)頻點(diǎn)計(jì)算數(shù)據(jù)比值(即ISDR值)，對(duì)該比值求反三角函數(shù)求得該時(shí)頻點(diǎn)信號(hào)譜所表征的信號(hào)分量的到達(dá)角估計(jì)，求該到達(dá)角與目標(biāo)語(yǔ)音到達(dá)角的差值Δφ，可設(shè)定一個(gè)允許角度范圍δ(可取一大于0小于90的數(shù)，本發(fā)明取25)，當(dāng)|Δφ|＜δ時(shí)，判定該時(shí)頻點(diǎn)的信號(hào)譜來(lái)自目標(biāo)語(yǔ)音源，該時(shí)頻點(diǎn)掩膜系數(shù)設(shè)置為1，否則掩膜系數(shù)設(shè)置為ρ(可取一大于0小于1的數(shù)，本發(fā)明取0.07)。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于時(shí)頻掩膜的單聲學(xué)矢量傳感器目標(biāo)語(yǔ)音增強(qiáng)方法，其特征在于，所述步驟(c)中固定波束形成器采用空間匹配濾波器。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于時(shí)頻掩膜的單聲學(xué)矢量傳感器目標(biāo)語(yǔ)音增強(qiáng)方法，其特征在于，所述步驟(e)的具體實(shí)現(xiàn)方法為：

令(c)固定波束形成器的輸出Y_m為后置維納濾波器的輸入，計(jì)算(d)掩膜后的輸出與(c)固定波束形成器的輸出之間的互功率譜作為后置維納濾波器權(quán)值計(jì)算公式的分子，計(jì)算(c)固定波束形成器輸出數(shù)據(jù)的自功率譜作為后置維納濾波器權(quán)值計(jì)算公式的分母，兩者的比值為后置維納濾波器的最佳權(quán)值估計(jì)。用該后置維納濾波器權(quán)值對(duì)(c)固定波束形成器的輸出進(jìn)行濾波，得到增強(qiáng)的目標(biāo)語(yǔ)音時(shí)頻譜。

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種基于時(shí)頻掩膜的單聲學(xué)矢量傳感器目標(biāo)語(yǔ)音增強(qiáng)方法，其特征在于，所述步驟(e)的具體實(shí)現(xiàn)方法中，后置維納濾波器分子和分母的計(jì)算皆采用多幀求平均的方法(本發(fā)明取2幀)。