【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及声学信号处理领域，具体而言，涉及一种基于参数化超增益波束形成器的音频信号提取方法及装置。
技术介绍
波束形成技术在信号处理领域有着广泛的应用，它通常是利用传感器阵列在空间形成一个滤波器，该滤波器响应最大的方向对准期望方向，该滤波器对干扰的抑制取决于干扰方向上滤波器响应的幅度。图1示出了相关技术中的传感器阵列的响应示意图，如图1所示，该传感器阵列在0°方向的响应最大。波束形成大致可以分为两大类，一类是固定波束形成，另一类是自适应波束形成。固定波束形成的滤波器系数不随应用环境的变化而变化，如延迟相加波束形成和超增益波束形成，而自适应波束形成的滤波器系数随信号统计特性的变化而自适应的改变，如线性约束最小方差波束形成。超增益波束形成器属于固定波束形成器，和其它的固定波束形成器相比，在同样传感器数目的情况下，超增益波束形成器可以获得最大的指向性，因此能更为有效地抑制来自主波束以外其它方向上的噪声。但在实际应用中，超增益波束形成面临最大的问题就是白噪声放大问题，尤其是对于阵列间距很小的超增益波束形成，其低频处的白噪声增益非常低，因而限制了其在实际系统中的应用。如何开发出稳健的超增益波束形成技术一直是一个很具挑战性的问题。常见的解决办法是对噪声的归一化自相关矩阵进行对角加载，通过在噪声的归一化自相关矩阵的对角线元素上加载一个小的常数(又称加载因子)来改变该矩阵的条件数，从而提高白噪声增益。专利技术人在研究中发现，相关技术中基于对角加载的超增益波束形成虽然能够提高白噪声增益，但是理论上加载因子的选择范围是从零到无穷大，在实际应用中，将很难去选择一个合适的加...
【技术保护点】
一种基于参数化超增益波束形成器的音频信号提取方法，其特征在于，所述方法包括：获取传感器阵列的结构信息，基于所述传感器阵列的结构信息，构造各向同性噪声的归一化自相关矩阵；在所述归一化自相关矩阵中引入参数，根据引入参数后的所述归一化自相关矩阵构建参数化超增益波束形成器；获取所述传感器阵列中各个传感器采集到的音频信号，所述音频信号为时域信号；利用所述参数化超增益波束形成器对所述音频信号进行提取，得到来自期望方向的音频信号。
【技术特征摘要】
1.一种基于参数化超增益波束形成器的音频信号提取方法，其特征在于，所述方法包括：获取传感器阵列的结构信息，基于所述传感器阵列的结构信息，构造各向同性噪声的归一化自相关矩阵；在所述归一化自相关矩阵中引入参数，根据引入参数后的所述归一化自相关矩阵构建参数化超增益波束形成器；获取所述传感器阵列中各个传感器采集到的音频信号，所述音频信号为时域信号；利用所述参数化超增益波束形成器对所述音频信号进行提取，得到来自期望方向的音频信号。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，基于所述传感器阵列的结构信息，构造各向同性噪声的归一化自相关矩阵，包括：根据所述传感器阵列中传感器的数量M和相邻传感器之间的间距δ构造M×M的各向同性噪声的归一化自相关矩阵Γ(ω)，矩阵Γ(ω)的第(ij)个元素表示为： [ Γ ( ω ) ] i j = s i n [ ω ( j - i ) τ 0 ] ω ( j - i ) τ 0 = sin c [ ω ( j - i ) τ 0 ] , ]]>其中，ω为角频率，τ0为相邻传感器之间的最大声传播时延，τ0＝δ/c，c为所述音频信号在空气中的传播速度。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述归一化自相关矩阵中引入参数，根据引入参数后的所述归一化自相关矩阵构建参数化超增益波束形成器，包括：在所述归一化自相关矩阵中引入参数，根据引入参数后的所述归一化自相关矩阵定义参数化信噪比增益；在期望方向信号不失真约束条件下最大化所述参数化信噪比增益，得到所述参数化超增益波束形成器。4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，在所述归一化自相关矩阵中引入参数，根据引入参数后的所述归一化自相关矩阵定义参数化信噪比增益，包括：对所述归一化自相关矩阵Γ(ω)进行特征分解，得到Γ(ω)＝U(ω)Λ(ω)UT(ω)，其中，ω为角频率，U(ω)为正交矩阵，Λ(ω)为对角矩阵，UT(ω)为矩阵U(ω)的转置；基于所述特征分解的结果，在所述归一化自相关矩阵Γ(ω)中引入参数p，定义1/p阶归一化自相关矩阵为其中，为所述1/p阶归一化自相关矩阵，p∈[1,3]；根据所述1/p阶归一化自相关矩阵定义所述参数化信噪比增益为其中，G...
【专利技术属性】
技术研发人员：陈景东，黄公平，雅各布·贝内斯蒂，
申请(专利权)人：西北工业大学，
类型：发明
国别省市：陕西;61
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