[發明專利]可適應強烈背景噪聲的麥克風陣列語音增強裝置

有效

• 申請號: 201610080236.X
• 申請日: 2016-02-04
• 公開（公告）號: CN105679329B
• 公開（公告）日: 2019-08-06
• 發明（設計）人: 童峰;周躍海;洪青陽
• 申請（專利權）人: 廈門大學
• 主分類號: G10L21/0208
• 分類號: G10L21/0208;G10L21/0272;G10L21/0216
• 代理公司: 廈門南強之路專利事務所(普通合伙) 35200
• 代理人: 馬應森

可適應強烈背景噪聲的麥克風陣列語音增強裝置，涉及一種語音信號處理裝置。設有麥克風陣列、波束掃描模塊、波束變化檢測模塊、語音波束形成模塊、波束恒量檢測模塊、噪聲波束形成模塊、自適應噪聲消除模塊；麥克風陣列輸出端分別接波束掃描、語音波束形成、噪聲波束形成模塊，波束掃描模塊的波束變化信號輸出端接波束變化檢測模塊輸入端，波束變化檢測模塊輸出端接語音波束形成模塊的輸入端，語音波束形成模塊的輸出端接自適應噪聲消除模塊的輸入端；波束掃描模塊的波束恒量信號輸出端接波束恒量檢測模塊的輸入端，波束恒量檢測模塊的輸出端接噪聲波束形成模塊輸入端，噪聲波束形成模塊輸出端接自適應噪聲消除模塊輸入端。

技術領域

本發明涉及一種語音信號處理裝置，尤其是涉及一種可適應強烈背景噪聲的麥克風陣列語音增強裝置。

背景技術

麥克風陣列技術由多個麥克風按照一定空間結構組合而成，其采集到的語音信號在時頻域的基礎上增加了空間域信息，從而可對采集到的多路信號進行空時分集處理，麥克風陣列可對不同方向上的信號形成不同響應，也即陣列的空間指向特性，因而可充分利用多路語音提供的空間信息提高語音信號信噪比，改善語音信號處理性能，在語音識別、說話人識別、視頻會議等領域得到了廣泛的研究和應用。

在較為安靜的背景環境下，目前常用的麥克風陣列語音增強算法都有較好的語音增強檢測性能，但在實際背景噪聲環境特別是在汽車、空調外機、音響、家電、機械等背景噪聲較為強烈而持續的情況下，常規麥克風陣列語音算法的語音增強性能往往不能令人滿意。考慮到實際使用的大部分情況是有背景噪聲的，而汽車、空調外機、音響等背景噪聲較為強烈而持續的情況常常存在于各類語音信號處理領域中。因此，研究可適應強烈背景噪聲情況下的麥克風陣列語音增強裝置對于提高語音信號處理系統的穩健性和實用性都起著關鍵的作用。

中國專利ZL 200510105526.7提出一種使用噪聲降低的多通道自適應語音信號處理方法，該方法通過對GSC的固定波束通路增加一個自適應處理器改善信號通道的信噪比。該方法借助頻域時延估計來補償各通道時延，以使得波束對準聲源方向。該方法在獲取了聲源方向后，按照聲源方向通過阻塞矩陣形成參考噪聲通路，因此當部分語音信號成分泄漏到參考噪聲通路時將影響GSC算法的語音增強性能。

中國專利ZL 2012104970169公開了一種可抑制移動噪聲的麥克風陣列語音增強裝置，該裝置首先基于端點檢測結果分別對語音段、噪聲段信號進行波束掃描，獲取噪聲源、語音聲源方向信息；在獲得噪聲源、語音聲源方向信息后可換算出每個通道的時延補償指并據此進行噪聲方向、語音聲源方向的時延補償疊加形成分別對準噪聲源、語音聲源的波束；最后通過語音通路、噪聲通路進行噪聲自適應噪聲消除處理，實現語音增強。

中國專利ZL 2009102654269公開一種麥克風陣列降噪控制方法及裝置，該裝置對麥克風陣列采集的所有聲音信號計算入射角度，并根據入射角度進行信號成分的統計，從而根據統計結果中噪聲成分所占的比率確定控制參數，對自適應濾波器進行控制，達到消除噪聲、提高信噪比的目的。

但是，當存在汽車、空調外機、音響等較為強烈和持續的背景噪聲時，由于來自聲源的語音信號被強烈背景噪聲掩蓋，此時，上述文獻中頻域時延估計、波束掃描、入射角度計算等方法均已無法有效獲取聲源方向信息進行麥克風陣列語音增強。因此，在強烈的背景噪聲下傳統的麥克風陣列語音增強方法無法獲得語音增強效果，而需利用其他信息來抑制背景噪聲的影響。

發明內容

本發明的目的在于提供一種可適應強烈背景噪聲的麥克風陣列語音增強裝置。

本發明設有麥克風陣列、波束掃描模塊、波束變化檢測模塊、語音波束形成模塊、波束恒量檢測模塊、噪聲波束形成模塊、自適應噪聲消除模塊；