一种提高麦克风阵列语音增强性能的方法技术

本发明专利技术提出了一种提高麦克风阵列语音增强算法性能的方法。本发明专利技术的方案为：通过语音检测器检测主通道当前是语音时期HSP还是无语音时期NSP；在NSP时，第一滤波器基于输入信号，通过自适应调整第一滤波器的系数，使得第一滤波器的输出信号的能量最小；在HSP时，将第一滤波器的系数锁定，不作调整，直接基于NSP时设置的滤波器系数对输入信号进行滤波处理；将第一滤波器的当前输出信号作为第二滤波器的输入，对主通道信号进行自适应性滤波处理，通过调整自适应第二滤波器的系数，使得第二滤波器的输出信号的能量最小，得到抗串扰且噪声消除的语音输出。本发明专利技术的实施，可以在一定程度上提高语音增强效果。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于语音处理技术，具体涉及一种提高麦克风阵列语音增强性能的方法。
技术介绍
声学环境很复杂，麦克风在拾取语音信号的同时，也会接收到各种噪声：建筑物的混响，干扰声源，电噪声等。传统的语音拾取工具难以提供好的抗噪声的能力，人们提出了麦克风列语音增强的技术。利用麦克风阵列的空间选择性，聚焦到一个或者多个感兴趣的声源上去。麦克风阵列具有灵敏的波束指向性，优秀的空间滤波性。在众多的语音增强的算法中，自适应噪声消除(adaptive noise cancellation,ANC)是重要组成部分。它的计算复杂度不高，可以用来处理各种噪声，在实际的实时环境中应用比较多，它需要的麦克风数量不也多。由于语音信号传播路径的复杂性，在两个通道的ANC系统中，参考通道和与主通道之间的噪声不是完全相关的。所以两个通道的ANC系统中语音增强的效果会受到限制。为了获得更好的性能，我们需要采用更多的麦克风。在传统ANC算法中，参考通道理想的状态是只包含噪声信号。否则在主通道中的语音信号在噪声消除的时候会被部分抵消掉。参考通道里面的语音信号越多，噪声消除的时候，损失的语音信号也越多，增强的结果也就越差。然而在实际的环境中，让参考通道只包含噪声信号这是不可能的。尤其是在小麦克风阵列中。
技术实现思路
本专利技术的专利技术目的在于：针对上述存在的问题，提供一种能消除串扰的麦克风阵列语音增强性能的方法。本专利技术一种提高麦克风阵列语音增强性能的方法，包括下列步骤：通过语音检测器检测主通道当前是语音时期HSP还是无语音时期NSP；在NSP时，将噪声信号作为第一滤波器的输入，通过自适应调整第一滤波器的系数，使得第一滤波器的输出信号的能量最小；其中，对于主通道和一个参考通道的双通道模式，噪声信号对应主通道信号和参考通道信号(即比较参考通道中的噪声信号和主通道中的噪声信号之间的关系，也是就所谓的传输函数。自适应调整第一滤波器的系数的过程就是获取这种关系的过程。以便在HSP时，可以利用所获得的传输函数和参考通道中的噪声信号来消除主通道中的噪声信号)；对于多通道模式，噪声信号对应所有参考通道信号；在HSP时，将第一滤波器的系数锁定，不作调整，直接基于NSP时设置的第一滤波器的系数对输入信号进行滤波处理；将第一滤波器的当前输出信号作为第二滤波器的输入，对主通道信号进行自适应性滤波处理，通过自适应第二滤波器的系数，使得第二滤波器的输出信号的能量最小，得到抗串扰且噪声消除的语音输出。即本专利技术在HSP和NSP均通过第二滤波器对主通道信号进行自适应性滤波处理，仅在NSP自适应调整第一滤波器的系数。综上所述，由于采用了上述技术方案，本专利技术的有益效果是：在去除噪声的同时抗串扰，且计算复杂度低，对不同噪声的去噪处理的适用性强。附图说明图1是双通道自适应噪声消除示意图；图2是双通道串扰模型；图3是双通道抗串扰自信应噪声消除示意图；图4是多通道串扰模型；图5是多通道抗串扰自适应噪声消除算法示意图；图6中，(a)为语音信号波形图，(b)为噪声信号波形图，(c)为主通道信号波形图，(d)为参考通道信号波形图；图7中，(a)为纯净的语音信号波形图，(b)为带噪声的语音信号波形图，(c)为双通道自适应噪声消除后的语音信号波形图，(d)为抗串扰的双通道自适应噪声消除后的语音信号波形图。具体实施方式为使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合实施方式和附图，对本专利技术作进一步地详细描述。如图1所示，假设噪声信号是n(t)。它从噪声源传到麦克风阵M0和M1，然后噪声信号被分别拾取为n0(t)和n1(t)。假设语音信号是s(t)。被麦克风M0拾取为s0(t)。进一步假设语音信号s(t)没有进入参考信道M1。所以最终被麦克风拾取的信号的形式是这样的：x0(t)＝s0(t)+n0(t) (1)x1(t)＝n1(t) (2)所述x0(t)、x1(t)分别对应麦克风M0、M1拾取的信道信号，其中：ni(t)＝hni(t)*n(t) i＝0,1 (3)s0(t)＝hs0(t)*s(t) (4)上式中，*是卷积符号(下同)，hn0(t)和hn1(t)分别是噪声源到麦克风M0和M1之间冲击响应，即主通道冲击响应，参考通道冲击响应。在离散时域中t＝kT，其中k是时域中的序号，T是采样的周期。简单来说就是用k来代替t。连续信号是x(t)，离散信号是x(k)。在噪声环境中只能获取到信号x0(k)和x1(k)，在基于所获取的两个信号恢复语音信号s0(k)时，如果噪声信号和语音信号是不相关的，则可以通过ANC算法实现，参见图1，其ANC系统的输出信号e(k)＝x0(k)-y(k)＝s0(k)+n0(k)-y(k)，对其两边同时平方可得： e 2 ( k ) = s 0 2 ( k ) + [ n 0 ( k ) - y ( k ) ] 2 + 2 s 0 ( k ) [ n 0 ( k ) - y ( k ) ] ]]>s0(k)和n0(k)，y(k)是不相关的，求期望的：以调整自适应滤波器A的系数，使得输出能量E[e2(k)]最小。即： min E [ e 2 ( k ) ] = E [ s 0 2 ( k ) ] + min E [ n 0 ( k ) - y ( k ) ] 2 - - - ( 5 ) ]]>从公式(5)可以看出最小化E[e2(k)]和最小化E[n0(k)-y(k)]2是等本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种提高麦克风阵列语音增强性能的方法，其特征在于，包括下列步骤：通过语音检测器检测主通道当前是语音时期HSP还是无语音时期NSP；在NSP时，第一滤波器基于输入信号，通过自适应调整第一滤波器的系数，使得第一滤波器的输出信号的能量最小；其中，对于主通道和一个参考通道的双通道模式，第一滤波器的输入信号为主通道信号和参考通道信号；对于主通道和一个以上参考通道的多通道模式，第一滤波器的输入信号为所有参考通道信号；在HSP时，将第一滤波器的系数锁定，不作调整，直接基于NSP时设置的第一滤波器的系数对输入信号进行滤波处理；将第一滤波器的当前输出信号作为第二滤波器的输入，对主通道信号进行自适应性滤波处理，通过调整自适应第二滤波器的系数，使得第二滤波器的输出信号的能量最小，得到抗串扰且噪声消除的语音输出。

【技术特征摘要】
1.一种提高麦克风阵列语音增强性能的方法，其特征在于，包括下列步骤：通过语音检测器检测主通道当前是语音时期HSP还是无语音时期NSP；在NSP时，第一滤波器基于输入信号，通过自适应调整第一滤波器的系数，使得第一滤波器的输出信号的能量最小；其中，对于主通道和一个参考通道的双通道模式，第一滤波器的输入信号为主通道信号和参考通道信号；对于主通道和一个以上...

【专利技术属性】
技术研发人员：汤煜华，于鸿洋，王昭婧，
申请(专利权)人：电子科技大学，
类型：发明
国别省市：四川;51