[發明專利]一種雙層圓環麥克風陣列語音增強方法

有效

• 申請號: 201810346345.0
• 申請日: 2018-04-18
• 公開（公告）號: CN108447499B
• 公開（公告）日: 2020-08-04
• 發明（設計）人: 梅晗;張東
• 申請（專利權）人: 佛山市順德區中山大學研究院;廣東順德中山大學卡內基梅隆大學國際聯合研究院;中山大學
• 主分類號: G10L21/0216
• 分類號: G10L21/0216;G10L21/0232;G10L21/0264
• 代理公司: 廣州嘉權專利商標事務所有限公司 44205
• 代理人: 左恒峰

1.一種雙層圓環麥克風陣列語音增強方法，其特征在于：包括以下步驟：

A、采集通道的時域信號；

B、對采集到的通道的時域信號進行分幀、加窗后得到通道的接收信號的頻域表示；

C、對通道的接收信號的頻域表示進行短時傅里葉變換，得到整個麥克風陣列接收的信號的頻率子帶；

D、根據靜音段不同通道間的相干函數對聲場環境進行判定；

E、當聲場環境為非相關噪聲場時，在子帶上采用一階差分波束形成器進行波束形成得到權向量；當聲場環境為散射噪聲場時，在低頻段的子帶上采用一階差分波束形成器進行波束形成得到權向量，在高頻段的子帶上采用二階差分波束形成器進行波束形成得到權向量；

所述權向量的構建表達式為：

h(ω)＝ψ^H(ω)[ψ(ω)ψ^H(ω)]^-1b_N+1；

其中，b_N，n為預設的參數，用于構建理想的N階差分陣列波束，N＝1或2，當聲場環境為非相關噪聲場時，N取1；當聲場環境為散射噪聲場時，N取1和2兩個值并分別得到不同的權向量；ψ(ω)為導向矩陣，且ψ(ω)＝[ψ₁(ω)ψ₂(ω)]^T，其中ψ(ω)的表達式為；

其中，j_n（） 為第一類n階貝塞爾函數，p＝1，2；

F、根據權向量計算得到輸出信號；

G、將輸出信號進行變換后得到增強后的語音信號。

2.根據權利要求1所述的一種雙層圓環麥克風陣列語音增強方法，其特征在于：所述步驟A采集通道的時域信號中，由麥克風陣列對通道的時域信號進行采集，采集到的時域信號為：

y_p，m(k)＝x_p，m(k)+v_p，m(k)：

其中x_p，m(k)為期望信號，v_p，m(k)為噪聲，y_p，m(k)為第p個環上第m個麥克風采集的時域信號，k為采樣后的時間序列索引。

3.根據權利要求1所述的一種雙層圓環麥克風陣列語音增強方法，其特征在于：所述步驟B中通道的接收信號的頻域表示為：

其中r_p為雙層圓環麥克風的內外圓半徑，p＝1或p＝2，p＝1時r₁為內圓半徑，p＝2時r₂為外圓半徑，ψ_p，m為內圓或外圓上第m個麥克風的方位角，其中M為內圓以及外圓上分別設置的麥克風數量。

4.根據權利要求3所述的一種雙層圓環麥克風陣列語音增強方法，其特征在于：所述步驟C中整個麥克風陣列接收的信號的頻率子帶為：

其中，

將y_p(ω)＝d_p(ω，θ)X(ω)+V_p(ω)代入到頻率子帶y(ω)的計算公式中得到y(ω)＝d(ω，θ)X(ω)+V(ω)；

其中，p＝1，2，p表示雙層麥克風陣列的內外圓，p＝1為內圓麥克風陣列，p＝2為外圓麥克風陣列，Y_p，1(ω)表示內圓或外圓上第一個麥克風的接收信號的頻域表示，M為麥克風的內圓或外圓上麥克風的數量，d(ω，θ)為導向向量，其中

V_p(ω)為單環麥克風所接收的噪聲，V(ω)為整個麥克風陣列所接收的噪聲。