[發明專利]面向麥克風陣列的聲學回聲消除方法及裝置

有效

• 申請號: 201710757604.4
• 申請日: 2017-08-29
• 公開（公告）號: CN107564539B
• 公開（公告）日: 2021-12-28
• 發明（設計）人: 官威;張李;吳科葦;李志
• 申請（專利權）人: 蘇州奇夢者網絡科技有限公司
• 主分類號: G10L21/0208
• 分類號: G10L21/0208;G10L21/0216;G10L15/34
• 代理公司: 蘇州國誠專利代理有限公司 32293
• 代理人: 王麗

1.一種面向麥克風陣列的聲學回聲消除方法，其特征在于：

麥克風陣列實時采集近端信號和回聲信號數據；

選取其中一個麥克風采集的麥克風通道信號，根據自適應濾波思想和獨立成分分析算法構建初始化模型，根據所述初始化模型建立回聲消除模型對所述麥克風通道信號進行回聲消除；根據初始回聲消除模型以及單通道的濾波器系數去構建麥克風陣列中其他麥克風的回聲消除估計模型進行回聲消除；

所述麥克風通道包括所述麥克風收集的近端信號和回聲信號；

具體包括：S1、設所測得的遠端信號為設麥克風陣列采集的信號D_k為：

其中，m表示在麥克風結構上布置的聲傳感器個數，k表示時域采樣點個數，1≤j≤m；1≤i≤k；

S2、設近端語音信號為回聲信號為故第j個麥克風通道信號、近端信號、回聲信號滿足如下關系：

S3、設遠端信號經空間傳播的脈沖響應為故回聲信號與遠端信號的關系為：

S4、設估計的回聲信號為估計的自適應濾波系數為故帶估的回聲信號與遠端信號關系和控制自適應濾波收斂的誤差信號關系為：

S5、基于ICA思想，構建聲學回聲消除ICA模型，模型方程可表示為：

其中，為所要求的原信號，為觀測向量，為混合矩陣；

S6、根據S5可建立分離原始信號的方程，可表示如下：

其中，是非0標量，得到

S7、采用Fast ICA方法來求解以分離目標語音，具體步驟如下：

(a)對觀測數據矩陣進行均值化；

(b)設白化觀測數據矩陣x(Z＝vx)，其中v＝D^-1/2E^T為白化矩陣，D、E分別為觀測數據矩陣x的協方差矩陣對應的特征值和特征向量；

(c)選定ICA待分離的成分數目，并置計數器l＝1；

(d)設置初始隨機權系數

(e)更新求解

(f)去相關：

(g)歸一化權系數：

(h)如果不收斂返回步驟(e)；

(i)迭代l＝l+1，如果l≤m，返回步驟(d)；

S8、對于第j+1個通道，利用S07求得的權系數去近似求其他通道的回聲消除，其方程如下：得到其他麥克風通道信號中的近端信號的估計計算公式如下:

2.一種面向麥克風陣列的聲學回聲消除裝置，其特征在于：包括中央處理模塊、采集模塊、存儲模塊、電源模塊、上位機通訊模塊、復位模塊和鍵控模塊，所述中央處理模塊用于控制所述采集模塊和處理所述采集模塊采集的信號，所述存儲模塊用于存儲所述中央處理模塊 輸入所述存儲模塊的信號以及所述存儲模塊向所述中央處理模塊輸出的信號，所述上位機通訊模塊用于處理經所述中央處理模塊處理的信號并控制所述中央處理模塊，所述復位模塊用于控制所述中央處理模塊的復位，所述鍵控模塊用于向所述中央處理模塊輸入參數，采用權利要求1所述的一種面向麥克風陣列的聲學回聲消除方法消除回聲。

3.根據權利要求2所述的面向麥克風陣列的聲學回聲消除裝置，其特征在于：所述中央處理模塊為基于ARM核和DSP核的OMAP雙核處理器，所述采集模塊為麥克風陣列數據采集模塊。

4.根據權利要求3所述的面向麥克風陣列的聲學回聲消除裝置，其特征在于：所述上位機通訊模塊還包括用于進行語音識別的云端服務器。