[發明專利]一種基于迭代維納濾波的助聽器多通道語音增強算法

在審

• 申請號: 201910099519.2
• 申請日: 2019-01-31
• 公開（公告）號: CN109961799A
• 公開（公告）日: 2019-07-02
• 發明（設計）人: 凃磊
• 申請（專利權）人: 杭州惠耳聽力技術設備有限公司
• 主分類號: G10L21/0232
• 分類號: G10L21/0232;G10L25/21;H04R25/00
• 代理公司: 杭州天欣專利事務所(普通合伙) 33209
• 代理人: 梁斌

1.一種基于迭代維納濾波的助聽器多通道語音增強算法，其特征在于：步驟如下：

步驟一：初始化：將帶噪語音信號x(n)分解為M幀，幀長為n(由實際情況取值)，每一幀語音帶噪信號序列用x_i(n)表示；

步驟二：在第i次迭代中(i＝0，1，2，…M)，對于給定的第i幀語音信號x_i(n)進行噪聲估計；x_i(n)經頻段解析模塊分成多頻率段信號成分，然后對各頻率段信號進行噪聲功率譜估計，具體步驟為：

(1)計算各頻率段信號的實時功率譜P(i，k)，其中i為幀數，k為頻點；

(2)對實時功率譜進行時間平滑處理：

P_s(i,k)＝αP_s(i-1，k)+(1-α)P(i,k)

其中，P_s(i，k)為平滑后的第i幀、k頻點的語音信號功率譜；α為平滑系數；

(3)跟蹤各頻率段信號的功率譜的最小值，進行最小值統計：

其中，γ和β為經驗系數；

(4)由預估的信號功率與噪聲功率的比值來決定通道內是否存在語音：

其中，δ為門限值；

(5)通過I(i，k)更新頻率段內語音出現的概率p(i，k)：

p(i，k)＝τp(i-1，k)+(1-τ)I(i，k)

其中，τ為概率更新系數；

(6)估計頻段內噪聲功率譜：

其中，為更新后的噪聲功率譜，η為加權因子(0<η<1)；

步驟三：計算后驗信噪比：

其中，為第i幀、k頻點的語音信號的后驗信噪比；

步驟四：由后驗信噪比估計出先驗信噪比：

其中，為第i幀、k頻點的語音信號的先驗信噪比，a為噪音衰減程度系數(0<a<1)，G(i-1，k)為第i-1幀、k頻點所使用的降噪衰減增益，為對后驗信噪比估計值進行的直接判決算法處理，ξ_min為先驗信噪比估計值所允許的最小值，用來控制降噪程度，ξ_min越小，降噪程度越高，語音信號失真度也越高；

步驟五：由先驗信噪比計算出降噪所需要的降噪衰減增益：

步驟六：將步驟五得到的增益作用于增強語音x_i(n)得到增強語音x_i′(n)：

x′_i(n)＝G(i，k)x_i(n)

步驟七：使用x_i′(n)作為給定的增強語音，繼續對下一幀語音信號重復步驟二至步驟六，迭代會保持一直進行直至語音增強處理關閉。

2.根據權利要求1所述的基于迭代維納濾波的助聽器多通道語音增強算法，其特征在于：所述步驟二第(2)步中平滑系數α的取值范圍為0<α<1。

3.根據權利要求1所述的基于迭代維納濾波的助聽器多通道語音增強算法，其特征在于：所述步驟二第(3)步中經驗系數γ和β的取值范圍為0<γ<1，0<β<1。

4.根據權利要求1所述的基于迭代維納濾波的助聽器多通道語音增強算法，其特征在于：所述步驟二第(4)步中門限值δ的取值范圍為δ>0。

5.根據權利要求1所述的基于迭代維納濾波的助聽器多通道語音增強算法，其特征在于：所述步驟二第(5)步中概率更新系數τ的取值范圍為0<τ<1。

6.根據權利要求1所述的基于迭代維納濾波的助聽器多通道語音增強算法，其特征在于：所述步驟三中概率更新系數ξ₀的取值范圍為1e-12<ξ₀<1e-9。

7.根據權利要求1所述的基于迭代維納濾波的助聽器多通道語音增強算法，其特征在于：所述步驟四中噪音衰減程度系數a的取值范圍為0<a<1，先驗信噪比估計值的最小值ξ_min的取值范圍為-30dB≤ξ_min≤0dB。