[發明專利]降低語音失真的自適應波束形成方法

有效

• 申請號: 201611218186.3
• 申請日: 2016-12-26
• 公開（公告）號: CN106653043B
• 公開（公告）日: 2019-09-27
• 發明（設計）人: 曹裕行
• 申請（專利權）人: 云知聲（上海）智能科技有限公司
• 主分類號: G10L21/0216
• 分類號: G10L21/0216;G10L21/0208
• 代理公司: 上海唯源專利代理有限公司 31229
• 代理人: 曾耀先

1.一種降低語音失真的自適應波束形成方法，其特征在于，所述方法包括如下步驟：

錄制環境聲音形成輸入信號；

利用固定波束形成器通過波束形成從所述輸入信號中獲取含噪語音信號；

利用阻塞矩陣模塊對所述輸入信號進行濾波以形成相干噪聲信號；

利用自適應消除模塊從所述含噪語音信號中消除所述相干噪聲信號形成輸出信號并予以輸出；

從所述輸出信號中獲取殘余噪聲信號，并將所獲取的殘余噪聲信號反饋至所述自適應消除模塊以更新所述自適應消除模塊的濾波系數，從而實現在輸出信號中使殘余噪聲信號變小的自適應濾波；

還包括：從所述含噪語音信號中獲取噪聲信號，包括：

(1)含噪語音信號的雙態假設：

H₀:X＝N

H₁:X＝S+N (式一)

H₀狀態表示只存在噪聲，N表示噪聲信號，H₁狀態表示含噪語音的狀態，S為含噪語音信號中的目標信號；

(2)假定含噪語音信號中語音存在的先驗概率：

P(H₁)＝0.5

P(H₀)＝1-P(H₁) (式二)

(3)求解含噪語音信號的后驗信噪比：

式三中，M是麥克風數目，w是固定波束形成器中波束形成權重，x_i是第i個麥克風輸入信號，FBF是固定波束形成器輸出的含噪語音信號,|FBF|²表示波束形成器中含噪語音信號的功率，表示噪聲信號的功率的估計值；

(4)利用判決引導方法求解含噪語音信號的先驗信噪比ε

式四中，η為平滑系數，取值為0.85，γ_old為含噪語音信號的上一幀的后驗信噪比，GH_1old表示語音信號上一幀的H₁狀態時的語音譜增益；

(5)求解含噪語音信號中語音存在似然度GLR

(6)求解含噪語音信號中語音存在的條件先驗概率P(H₁|FBF)

(7)計算含噪語音信號中當前幀的H₁狀態語音譜增益GH₁

(8)計算含噪語音信號中當前幀的噪聲信號估計值

其中為動態時域一階平滑系數，其中，α取值0.85，E(N|FBF)是當前幀中FBF條件下噪聲期望估計值，其計算如下：其中，P(H₀|FBF)是語音不存在的條件概率，計算方法如下：

P(H₀|FBF)＝1-P(H₁|FBF)

(9)計算FBF中的語音增益

其中，表示H₁狀態下的語音增益，表示H₀狀態下的語音增益，在這里Gmin＝0.01(-20dB),其中Gmin是H₀狀態時的下限約束，取值計算公式為10dB*lg0.01＝-20dB；

(10)估計含噪語音信號中的噪聲信號

N_FBF＝FBF*(1-Gain) (式十)

其中，N_FBF為FBF中的噪聲信號的估計值。

2.如權利要求1所述的方法，其特征在于，從所述目標信號中獲取殘余噪聲信號，包括：

利用從所述含噪語音信號中估計出的噪聲信號和所述阻塞矩陣模塊形成的相干噪聲信號計算出所述殘余噪聲信號：

R＝N_FBF-w^HZ (式十一)

其中，R為殘余噪聲信號，w為自適應消除模塊中自適應算法的權重，H是共軛轉置操作，Z為阻塞矩陣模塊輸出的相干噪聲信號，N_FBF表示FBF中的噪聲信號的估計值。