[發(fā)明專利]降低語音失真的自適應(yīng)波束形成方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201611218186.3
• 申請日: 2016-12-26
• 公開（公告）號: CN106653043B
• 公開（公告）日: 2019-09-27
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 曹裕行
• 申請（專利權(quán)）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

本發(fā)明公開了一種降低語音失真的自適應(yīng)波束形成方法，其特征在于，所述方法包括如下步驟：錄制環(huán)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(yīng)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(yīng)消除模塊以更新所述自適應(yīng)消除模塊的濾波系數(shù)，從而實現(xiàn)在輸出信號中使殘余噪聲信號變小的自適應(yīng)濾波。本發(fā)明可以在達到降噪目的的同時保證了目標信號的失真更小。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及人機語音識別領(lǐng)域，尤指一種降低語音失真的自適應(yīng)波束形成方法

背景技術(shù)

基于麥克風陣列的語音增強技術(shù)已經(jīng)廣泛應(yīng)用于通信、人機交互、語音識別系統(tǒng)等中，其中廣義旁瓣消除(GSC，Generailized Sidelobe Canceller)方法應(yīng)用最廣，這種方法易于實現(xiàn)且性能很好。其中GSC分成上下兩個通路，上通路是固定波束模塊(FBF，F(xiàn)ixedBeamformer)用于估計目標語音的參考信號，下通路是阻塞矩陣模塊(BM，AdaptiveBlocking Matrix)和自適應(yīng)消除模塊(MC，Multiple input Canceller)，用于消除固定波束中的殘留的噪聲，其中阻塞矩陣模塊用于消除目標語音信號而得到噪聲信號。但是出消除噪聲的處理過程不可避免地會對目標語音造成失真，所以，失真和降噪是一對不可調(diào)和的矛盾體，只能通過技術(shù)手段在穩(wěn)定降噪的情況下，減小失真。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，提出一種降低語音失真的自適應(yīng)波束形成方法，所述方法包括如下步驟：

錄制環(huán)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(yīng)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(yīng)消除模塊以更新所述自適應(yīng)消除模塊的濾波系數(shù)，從而實現(xiàn)在輸出信號中使殘余噪聲信號變小的自適應(yīng)濾波。

本發(fā)明的有益效果為：通過獲取輸出信號中的殘余噪聲，并將其反饋至自適應(yīng)消除模塊以更新自適應(yīng)消除模塊中的濾波系數(shù)，從而將輸出信號中殘余噪聲信號變小，而保持目標信號不變，在達到降噪目的的同時也保證了目標信號的失真更小。

本發(fā)明的進一步改進為：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(tài)假設(shè)：

H₀：X＝N

H₁：X＝S+N (式一)

H₀狀態(tài)表示只存在噪聲，N表示噪聲信號，H₁狀態(tài)表示含噪語音的狀態(tài)，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(shù)目w是固定波束形成權(quán)重(可用延遲求和或者最小旁瓣類的方法求出權(quán)重)，x_i是第i個麥克風輸入信號，F(xiàn)BF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FBF中的噪聲信號估計值的功率的估計值；