[發明專利]一種音源定向方法與系統

有效

• 申請號: 201810992759.0
• 申請日: 2018-08-29
• 公開（公告）號: CN110876100B
• 公開（公告）日: 2022-12-09
• 發明（設計）人: 高威特;張楠賡
• 申請（專利權）人: 嘉楠明芯（北京）科技有限公司
• 主分類號: H04R5/04
• 分類號: H04R5/04;H04R3/00
• 代理公司: 北京市中倫律師事務所 11410
• 代理人: 楊黎峰;鐘錦舜

本發明的實施方式提供了一種音源定向方法和系統，所述方法包括：通過麥克風陣列接收多路音頻信號，根據所述多路音頻信號計算多個預設方向的信號強度信息，針對每一個預設方向，獲取預設方向的特征向量；將所述多個預設方向的特征向量累加獲取綜合特征向量，其中，綜合特征向量的方向為音源的方向，綜合特征向量的模為音源的強度。本發明通過很少的運算量實現較高精度音源定向，并且克服了由于麥克風物理結構所造成的定向誤差。

技術領域

本發明涉及語音識別領域，具體涉及一種音源定向方法與系統。

背景技術

本部分旨在為權利要求書中陳述的本發明的實施方式提供背景或上下文。此處的描述不因為包括在本部分中就承認是現有技術。

麥克風陣列包含多個以陣列方式相連接的麥克風，傳統的音源定向技術通過由麥克風接收的音源信號得知音源信號的方向。現有技術中，采用“延遲后求和”(delay-and-sum)技術，針對每一個預設音源方向，將多個麥克風收到多個音源信號時按照預設音源方向所對應的時延值依序進行信號延遲，再將經過這些時間延遲的信號進行求和獲得該預設音源方向的聲音信號，最后，從這些求和后的聲音信號中找出具有最大振幅的信號，即判定其所對應的預設聲音方向為音源方向。例如，圖1A、圖1B、圖1C分別示出了三個麥克風由于物理位置不同，導致接收到音頻信號的時間點不同。在實際運算時，可以設置其中一個麥克風作為基準麥克風，再根據麥克風位置信息、聲音入射方向以及聲速即可得到其他每一個麥克風相對于基準麥克風的信號延遲時間。緊接著，如圖1D所示，可以通過將上述每一個麥克風根據各自的延遲時間對音頻信號進行時延，并將所有時延后的聲音信號累加獲得音頻累加信號，進一步地，由于上述聲音入射方向未知，可以通過設置多個預設方向作為假定的聲音入射方向分別進行上述運算，其中，采用與實際聲音方向最接近的預設方向進行運算可以得到最大總能量的累加音頻信號，因此，通過計算出所有的預設方向下的音頻累加信號的總能量，將具有最大總能量的預設方向作為最終的定向結果即可。

然而由上述技術方案存在以下問題：(1)由于音頻信號的不穩定性，僅選取具有最大總能量的預設方向作為實際方向會造成定位精度較差；(2)在實際情況下，由于麥克風陣列的物理結構使得麥克風陣列對周圍一圈方向的響應程度是不相同的，這會造成定向過程中的選擇傾向性；(3)需要對每個方向分別進行運算處理會造成很大的計算量，并進一步導致運算速度下降，資源消耗過大等問題。

發明內容

針對現有技術中的音源信號定向精度較差且運算量較大的問題，本發明提供了一種音源定向方法和系統，以減少音源定向運算量，同時提升音源定向精確度。

在本發明實施方式的第一方面，提出一種音源定向方法，其特征在于，所述方法包括：

通過麥克風陣列接收多路音頻信號；

根據所述多路音頻信號計算多個預設方向的信號強度信息；

針對每一個所述預設方向，根據所述每一個預設方向對應的所述信號強度信息獲取所述每一個預設方向的特征向量；

將所述多個預設方向的特征向量累加獲取綜合特征向量；

其中，所述綜合特征向量的方向為音源的方向，所述綜合特征向量的模為所述音源的強度。

在一些實施方法中，其中，所述根據所述信號強度信息獲取所述每一個預設方向的特征向量包括：

將所述每一個預設方向轉化為單位向量；

根據所述每一個預設方向的單位向量與所述每一個預設方向對應的所述信號強度信息獲取所述每一個預設方向的特征向量。

在一些實施方法中，其中，所述根據所述每一個預設方向的單位向量與所述每一個預設方向對應的所述信號強度信息獲取所述每一個預設方向的特征向量具體包括：

將所述每一個預設方向的單位向量乘以每一個預設方向對應的信號強度信息獲取所述預設方向的特征向量。