[發(fā)明專利]一種基于分離矩陣初始化頻點(diǎn)選擇的盲源分離方法及系統(tǒng)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202010161022.1
• 申請日: 2020-03-10
• 公開（公告）號: CN111415676B
• 公開（公告）日: 2022-10-18
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 魏瑩;劉百云
• 申請（專利權(quán)）人: 山東大學(xué)
• 主分類號: G10L21/0272
• 分類號: G10L21/0272;G10L21/02
• 代理公司: 濟(jì)南圣達(dá)知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 37221
• 代理人: 黃海麗

1.一種基于分離矩陣初始化頻點(diǎn)選擇的盲源分離方法，其特征在于，包括以下步驟：

獲取待分離音頻信號，并對所述待分離音頻信號進(jìn)行傅里葉變換；

對不會發(fā)生空間混疊的頻域范圍內(nèi)頻點(diǎn)進(jìn)行一次ICA迭代，得到分離矩陣，并基于所述分離矩陣估計各源信號的DOA信息；

在整個頻域范圍內(nèi)的每個頻點(diǎn)，根據(jù)混合信號協(xié)方差矩陣的行列式進(jìn)行頻點(diǎn)選擇，歸入初選頻點(diǎn)集合；

使用源信號的DOA信息進(jìn)行初始化，得到初始分離矩陣；然后采用初始分離矩陣對初選頻點(diǎn)進(jìn)行ICA迭代，得到初選頻點(diǎn)的分離矩陣，并再次估計源信號的DOA信息；

基于再次估計的DOA信息解決排列順序不確定性問題并構(gòu)建未選擇頻點(diǎn)的分離矩陣；

根據(jù)所有頻點(diǎn)的分離矩陣進(jìn)行傅里葉逆變換，重構(gòu)得到分離信號；

解決排列不確定性問題的方法為：對于已選擇頻點(diǎn)的方向性圖案，根據(jù)零方向的指向?qū)⒏髟葱盘栠M(jìn)行聚集，使得不同頻點(diǎn)處分離出來的各源信號各自對應(yīng)的DOA相同。

2.如權(quán)利要求1所述的基于分離矩陣初始化頻點(diǎn)選擇的盲源分離方法，其特征在于，所述根據(jù)混合信號協(xié)方差矩陣的行列式進(jìn)行頻點(diǎn)選擇包括：對于整個頻域范圍內(nèi)的每個頻點(diǎn)，均計算混合信號協(xié)方差矩陣行列式并進(jìn)行歸一化，選擇歸一化后的行列式值大于設(shè)定值的頻點(diǎn)歸入初選頻點(diǎn)集合，其余頻點(diǎn)歸入未選頻點(diǎn)集合。

3.如權(quán)利要求1所述的基于分離矩陣初始化頻點(diǎn)選擇的盲源分離方法，其特征在于，基于所述分離矩陣估計各源信號的DOA信息包括：對于每個頻點(diǎn)，通過相應(yīng)分離矩陣的數(shù)組權(quán)重和導(dǎo)向矢量相乘獲得方向性圖案；對各方向性圖案中的零方向進(jìn)行統(tǒng)計，估計各源信號的DOA信息。

4.如權(quán)利要求1所述的基于分離矩陣初始化頻點(diǎn)選擇的盲源分離方法，其特征在于，再次估計源信號的DOA信息后，還根據(jù)各源信號的DOA信息進(jìn)行離群點(diǎn)檢測，將檢測得到的離群點(diǎn)移除，完成二次頻點(diǎn)選擇；其中，所述離群點(diǎn)檢測采用基于正態(tài)分布的離群點(diǎn)檢測方法。

5.如權(quán)利要求4所述的基于分離矩陣初始化頻點(diǎn)選擇的盲源分離方法，其特征在于，基于再次估計的DOA信息構(gòu)建未選擇頻點(diǎn)的分離矩陣包括：

基于離群點(diǎn)移除后的DOA信息構(gòu)建混合矩陣；

對混合矩陣求逆得到未選擇頻點(diǎn)的分離矩陣。

6.如權(quán)利要求1所述的基于分離矩陣初始化頻點(diǎn)選擇的盲源分離方法，其特征在于，對所有頻點(diǎn)的分離矩陣使用最小失真原則解決幅度不確定性問題。

7.一種基于分離矩陣初始化頻點(diǎn)選擇的盲源分離系統(tǒng)，其特征在于，包括：

數(shù)據(jù)獲取模塊，獲取待分離音頻信號；

數(shù)據(jù)預(yù)處理模塊，將所述待分離音頻信號轉(zhuǎn)換到頻域；

DOA信息估計模塊，對不會發(fā)生空間混疊的頻域范圍內(nèi)頻點(diǎn)進(jìn)行一次ICA迭代，得到分離矩陣，并基于所述分離矩陣估計各源信號的DOA信息；

頻點(diǎn)一次選擇模塊，在整個頻域范圍內(nèi)的每個頻點(diǎn)，根據(jù)混合信號協(xié)方差矩陣的行列式進(jìn)行頻點(diǎn)選擇，歸入初選頻點(diǎn)集合；

分離矩陣初始化模塊，對初選頻點(diǎn)進(jìn)行ICA迭代，并使用源信號的DOA信息進(jìn)行初始化，得到初始分離矩陣；

頻點(diǎn)分離模塊，采用初始分離矩陣對初選頻點(diǎn)進(jìn)行ICA迭代，得到初選頻點(diǎn)的分離矩陣，并再次估計源信號的DOA信息；基于再次估計的DOA信息構(gòu)建未選擇頻點(diǎn)的分離矩陣；

信號重構(gòu)模塊，根據(jù)所有頻點(diǎn)的分離矩陣進(jìn)行傅里葉逆變換，重構(gòu)得到分離信號。

8.一種計算機(jī)可讀存儲介質(zhì)，其上存儲有計算機(jī)程序，其特征在于，該程序被處理器執(zhí)行時實(shí)現(xiàn)如權(quán)利要求1-6任一項(xiàng)所述的基于分離矩陣初始化頻點(diǎn)選擇的盲源分離方法。

9.一種雙耳助聽系統(tǒng)，包括存儲器、處理器及存儲在存儲器上并可在處理器上運(yùn)行的計算機(jī)程序，其特征在于，所述處理器執(zhí)行所述程序時實(shí)現(xiàn)如權(quán)利要求1-6任一項(xiàng)所述的基于分離矩陣初始化頻點(diǎn)選擇的盲源分離方法。