[發明專利]一種基于獨立成分分析的HOA信號壓縮方法

有效

• 申請號: 202110518042.4
• 申請日: 2021-05-12
• 公開（公告）號: CN113345448B
• 公開（公告）日: 2022-08-05
• 發明（設計）人: 曲天書;吳璽宏;徐佳浩
• 申請（專利權）人: 北京大學
• 主分類號: G10L19/008
• 分類號: G10L19/008;H04S3/02
• 代理公司: 北京君尚知識產權代理有限公司 11200
• 代理人: 司立彬

1.一種基于獨立成分分析的HOA信號壓縮方法，其步驟包括：

1)對待處理的目標HOA信號進行分幀，然后使用獨立成分分析算法ICA對分幀之后的每一幀信號進行分解，得到每一幀的獨立成分；

2)根據所有幀的獨立成分構成傳輸通道中的前景信號，根據ICA得到的每一幀的mixing矩陣W^-1構成該幀的邊信息，根據第i幀的mixing矩陣W^-1得到的un-mixing矩陣W對ICA算法初始化后處理第i+1幀信號；其中，所述傳輸通道由前景信號和背景信號構成；

3)編碼器根據恢復得到前景信號的HOA形式表示然后利用得到背景信號R；背景通道經過簡化后通過設定數量的傳輸通道進行傳輸，以及對傳輸通道和邊信息進行量化與熵編碼；其中，B為對目標HOA信號進行分幀得到的一幀HOA信號，使用獨立成分分析算法ICA對B進行估計得到獨立成分和對應的mixing矩陣W^-1。

2.如權利要求1所述的方法，其特征在于，使用獨立成分分析算法ICA對分幀之后的每一幀信號進行分解的方法為：首先設置聲源個數上限Z，對初始化的un-mixing矩陣W進行白化，白化之后的W仍記為W；對輸入的一幀HOA信號幀B進行白化，白化之后的信號幀B記為X；然后對聲源i對應的W矩陣的第i列W_i依據以下公式進行更新：

W_i′＝X^Tg(W_i^TX^T)^T-g′(W_i^TX^T)1_LW_i

W_i＝W_i′/||W_i′||

其中，g(·)是ICA算法中的非線性函數，g′(·)是g(·)的導數，X^T指X的轉置，W_i′^T為W_i′的轉置，W_j為W矩陣的第j列，1_L為一個L×L的單位矩陣，L是信號幀B的幀長；每輪更新之后，依據W_i是否發生變化判斷是否收斂，如果收斂或者到達最大迭代次數后停止迭代，其中i＝1～Z；完成所有聲源估計后得到un-mixing矩陣W,并經過逆白化過程回歸到該目標HOA信號所在的線性空間；然后根據公式計算前景信號并輸出W,

3.如權利要求2所述的方法，其特征在于，使用上一幀的W更新W的初始化矩陣W_init，并將更新后的W_init傳遞給下一幀；具體方法為：對于第t幀，記第t幀對應的un-mixing矩陣為W^t,利用遞推公式計算第t幀所用的初始化矩陣W_init，k是一個取值范圍0-1的衰減系數。

4.如權利要求2所述的方法，其特征在于，依據停止迭代時W_i是否收斂來判斷剩余信號中是否還有剩余的非高斯聲源，如果達到最大迭代次數時W_i仍未收斂，則判斷信號中已經不含非高斯成分，可以直接停止迭代。

5.如權利要求1所述的方法，其特征在于，如果矩陣W^-1的變化速度小于設定閾值，則對于相鄰幀的W^-1矩陣采用增量編碼壓縮。

6.如權利要求1所述的方法，其特征在于，如果矩陣W^-1的變化速度小于設定閾值，則將相鄰的若干數據幀共用相同的W^-1矩陣進行編碼壓縮。