[實用新型]一種可用于強噪聲環境的語音采集裝置

有效

• 申請號: 201320107350.9
• 申請日: 2013-03-08
• 公開（公告）號: CN203165457U
• 公開（公告）日: 2013-08-28
• 發明（設計）人: 張軍;朱穎莉;寧更新;馮義志;余華;韋崗
• 申請（專利權）人: 華南理工大學
• 主分類號: G10L21/02
• 分類號: G10L21/02;G10L25/84;G10L25/87
• 代理公司: 廣州粵高專利商標代理有限公司 44102
• 代理人: 何淑珍

技術領域

本實用新型涉及信號處理領域，特別是一種可用于強噪聲環境的語音采集裝置。

背景技術

語音是人類交流最自然的手段，但在語音通信、語音識別等實際應用中，往往存在著各種各樣的環境噪聲。當這些環境噪聲較強時，會嚴重影響語音通信的質量和識別的正確率。例如在工廠、集會等嘈雜環境中，不但語音通信的音質、可懂度會顯著變差，語音識別器的識別率也會急劇下降。

語音增強是一種常用的減少環境噪聲影響、提高語音通信質量的方法，也可以用于識別前語音的預處理，以提高語音識別器的識別率。目前語音增強方法主要包括兩類，一類是基于單麥克風的語音增強方法，包括譜減法、維納濾波、MMSE、卡爾曼濾波、小波變換等，這類方法利用單麥克風接收語音信號，通過時域、頻域、小波變換域等濾波和處理來抑制噪聲，提高語音的質量；另一類是基于麥克風陣列的語音增強方法，這類方法將陣列信號處理技術應用到語音增強中，利用多個麥克風接收到的語音信號里包含的空間相位信息對輸入語音進行空間濾波，形成具有指向性的空間波束，對指定方向上的語音信號進行增強，同時抑制其他方向上的干擾，可提供比傳統語音增強方法更好的噪聲抑制效果。現有的語音增強技術能在一定程度上提高帶噪語音的質量，但由于這些技術均基于麥克風等空氣傳導的語音傳感器，在接收信號中，環境噪聲直接疊加在語音信號上，因此隨著環境噪聲的增強，其性能不可避免地下降，特別在強噪聲環境下，現有的語音增強技術仍很難取得好的效果。

為了能適應強噪聲環境下的語音通信，一些語音通信系統采用了非空氣傳導的語音傳感器，如喉部送話器和骨傳導語音傳感器等。這些語音傳感器在使用時緊貼使用者的喉部、顎骨等部位，使用者說話時聲帶振動帶動傳感器中的簧片發生形變，將簧片的振動轉化為電信號即可得到語音信號。由于空氣中傳導的聲波無法使這類語音傳感器的簧片發生形變，因此這類語音傳感器不受聲學噪聲的影響，具有很強的抗干擾能力，常用于坦克、工廠等強噪聲環境中的語音通信和語音識別。但由于非空氣傳導語音傳感器檢測到的語音信號在傳播信道的特性上與說話時聲道的特性有較大的不同，因此與麥克風等空氣傳導語音傳感器接收到的語音相比自然度差，聽起來并不舒適。

實用新型內容

針對現有基于空氣傳導語音傳感器的語音增強技術在強噪聲環境中效果不佳和非空氣傳導語音傳感器音質差等不足，本實用新型提供了一種可用于強噪聲環境的語音采集裝置。本實用新型體積小、抗噪聲能力強、語音質量好、使用方便，可以廣泛用于各種強噪聲環境下的語音通信、記錄、識別等場合。本實用新型具體技術方案如下。

一種可用于強噪聲環境的語音采集裝置，其包括空氣傳導語音傳感器、非空氣傳導語音傳感器、多路數據采集模塊和數據處理裝置，空氣傳導語音傳感器、非空氣傳導語音傳感器均各自與多路數據采集模塊連接，多路數據采集模塊與數據處理裝置連接，其中，空氣傳導語音傳感器和非空氣傳導語音傳感器分別用于采集空氣傳導和非空氣傳導的語音信號，多路數據采集模塊用于采集接收空氣傳導語音傳感器和非空氣傳導語音傳感器的輸出信號，數據處理裝置用于對多路數據采集模塊采集的數據進行處理并對空氣傳導語音傳感器檢測語音進行增強并輸出。

進一步的，上述可用于強噪聲環境的語音采集裝置中，所述數據處理裝置包括噪聲模型估計模塊、聯合模型修正模塊、語音增強模塊、聯合模型訓練和自適應模塊，空氣傳導語音傳感器、非空氣傳導語音傳感器、噪聲模型估計模塊、語音增強模塊分別與多路數據采集模塊連接，噪聲模型估計模塊、聯合模型修正模塊、語音增強模塊順次連接，聯合模型訓練和自適應模塊與多路數據采集模塊和聯合模型修正模塊連接；其中，噪聲模型估計模塊用于估計當前空氣傳導語音傳感器檢測語音的噪聲模型，聯合模型修正模塊用于根據當前的噪聲模型對聯合模型的參數進行修正，語音增強模塊根據修正前和修正后的聯合模型對空氣傳導語音傳感器檢測語音進行增強，聯合模型訓練和自適應模塊用于訓練聯合模型，并對模型參數進行在線的自適應調整。

進一步的，所述數據處理裝置包括DSP處理芯片。

進一步的，所述多路數據采集模塊采用多路數據采集芯片。

進一步的，所述空氣傳導語音傳感器采用麥克風，所述非空氣傳導語音傳感器采用喉部送話器。