助听设备麦克风语音信号波束形成方法、系统及助听设备技术方案

本发明专利技术属于信号处理技术领域，提供助听设备麦克风语音信号波束形成方法、系统及助听设备。旨在解决现有的助听设备上使用的双麦克风语音信号波束形成方法拾取到的语音的空间方位信息有限，空间分辨率较低，而且形成的极性图数量少，导致在方向性噪声较严重时，非常不便于灵活地控制波束，从而形成合适的极性图的问题。本发明专利技术采用双微型麦克风且每个微型麦克风包括在空间中指向相反方向的两个声管来拾取语音信号，如此增大了语音拾取的空间分辨率和语音的空间方位信息。更重要的是，对信号进行权重参数和可调整倾角参数处理，最终输出的总信号对应的极性图数量大大增加，非常便于灵活地控制，形成合适极性图，提高助听设备使用者的言语识别率。

Hearing aid device, microphone, speech signal, beam forming method, system and hearing aid device

The invention belongs to the technical field of signal processing, providing a hearing aid device, a microphone, a speech signal beam forming method, a system and a hearing aid device. To solve the dual microphone speech signal beam using hearing devices on the existing form of speech to the methods of picking up the space position information is limited, the low spatial resolution, and the number of polar diagram formed less, resulting in the direction of noise is serious, very not easy to flexibly control the beam, thereby forming a polar map suitable the problem. The invention adopts double microphone and each microphone includes two sound pointed in the opposite direction in space in the tube to pick up the speech signal, so increasing the spatial information of the spatial resolution and picked up the speech. More importantly, the weight parameters of the signal and can adjust the angle parameter processing, polar diagram of the total number of final output signal corresponding to the greatly increased, very easy to flexibly control, the formation of appropriate polarity figure, improve the speech recognition rate of hearing aid users.

【技术实现步骤摘要】
助听设备麦克风语音信号波束形成方法、系统及助听设备
本专利技术属于信号处理
，尤其涉及助听设备麦克风语音信号波束形成方法、系统及助听设备。
技术介绍
助听器、电子耳蜗等助听设备使用者在安静环境下基本能够无障碍的进行交流，但在噪声环境下，尤其是信噪比较低的情况下，电子耳蜗使用者的言语识别率大大降低。采用麦克风阵列来提高助听设备前端拾取到的语音信号的信噪比对于提高噪声环境下助听设备使用者的言语识别率很重要，尤其对于语音信号源与噪声源的空间位置不一致时，该方法能有效地分离出语音信号，提高传输到助听设备的语音信号的信噪比，相当于将助听设备恢复到工作在相对“安静”的环境下，有利于提高助听设备使用者的言语识别率。现有技术中由于尺寸限制，三个或以上数量的麦克风阵列不适合用于助听器、电子耳蜗等助听设备上，因此，应用于助听设备上的麦克风一般是单个全向性麦克风或者单个指向性麦克风，而两个麦克风阵列也比较少见。麦克风的极性可用极性图表示，其反映的是中心频率从不同的角度进入麦克风的情况。专利技术人发现现有技术中助听设备上使用的双麦克风语音信号波束形成方法拾取到的语音的空间方位信息有限，空间分辨率较低，而且形成的极性图数量少，导致在方向性噪声较严重时，非常不便于灵活地控制，从而形成合适的极性图。
技术实现思路
助听设备麦克风语音信号波束形成方法、系统及助听设备，旨在解决现有的助听设备上使用的双麦克风语音信号波束形成方法拾取到的语音的空间方位信息有限，空间分辨率较低，而且形成的极性图数量少，导致在方向性噪声较严重时，非常不便于灵活地控制波束，从而形成合适的极性图的问题。本专利技术实施例的第一方面，提供助听设备麦克风语音信号波束形成方法，所述方法包括：第一声管将拾取到的语音形成第一路信号，第二声管将拾取到的语音形成第二路信号，所述第一声管和所述第二声管包括于第一微型麦克风中，所述第一声管和所述第二声管排列形成的角度在第一预设范围内，第三声管将拾取到的语音形成第三路信号，第四声管将拾取到的语音形成第四路信号，所述第三声管和所述第四声管包括于第二微型麦克风中，所述第三声管和所述第四声管排列形成的角度在第二预设范围内，所述第一预设范围和所述第二预设范围均为[π-ε,π+ε]，所述ε的值趋于0，所述第一声管、所述第二声管、所述第三声管和所述第四声管均为全向性语音拾取器；对所述第一路信号和所述第二路信号中任意一路信号给予固定的延迟参数进行信号处理，对所述第一路信号和所述第二路信号中另外一路信号给予第一可调整的权重参数β，进行信号处理，对所述第三路信号和所述第四路信号中任意一路信号给予固定的延迟参数进行信号处理，对所述第三路信号和所述第四路信号中另外一路信号给予第一可调整的权重参数β，进行信号处理，所述第一声管和所述第二声管之间的距离为d2，所述第三声管和所述第四声管之间的距离为d2，所述c为语音传播速度；将经过所述信号处理的所述第一路信号和所述第二路信号耦合形成为一路信号，命名为第五路信号，将经过所述信号处理的所述第三路信号和所述第四路信号耦合形成为一路信号，命名为第六路信号，所述第五路信号和所述第六路信号分别对应预设的极性图；对所述第五路信号给予第一可调整倾角参数处理，所述第一可调整倾角参数为对所述第六路信号给予第二可调整倾角参数处理，所述第二可调整倾角参数为将经过所述可调整倾角参数处理的所述第五路信号和所述第六路信号耦合形成为总信号输出，所述总信号对应特定的极性图。本专利技术实施例的第二方面，提供助听设备麦克风语音信号波束形成系统，所述系统包括语音拾取子系统、第一处理子系统、第一耦合子系统、倾角参数处理子系统和第二耦合子系统：所述语音拾取子系统包括第一微型麦克风和第二微型麦克风，所述第一微型麦克风包括第一声管和第二声管，所述第二微型麦克风包括第三声管和第四声管，所述第一声管用于将拾取到的语音形成第一路信号，所述第二声管用于将拾取到的语音形成第二路信号，所述第一声管和所述第二声管排列形成的角度在第一预设范围内，所述第三声管用于将拾取到的语音形成第三路信号，所述第四声管用于将拾取到的语音形成第四路信号，所述第三声管和所述第四声管排列形成的角度在第二预设范围内，所述第一预设范围和所述第二预设范围均为[π-ε,π+ε]，所述ε的值趋于0，所述第一声管、所述第二声管、所述第三声管和所述第四声管均为全向性语音拾取器；所述第一处理子系统用于对所述第一路信号和所述第二路信号中任意一路信号给予固定的延迟参数进行信号处理，所述第一处理子系统还用于对所述第一路信号和所述第二路信号中另外一路信号给予第一可调整的权重参数β，进行信号处理，所述第一处理子系统还用于对所述第三路信号和所述第四路信号中任意一路信号给予固定的延迟参数进行信号处理，所述第一处理子系统还用于对所述第三路信号和所述第四路信号中另外一路信号给予第一可调整的权重参数β，进行信号处理，所述第一声管和所述第二声管之间的距离为d2，所述第三声管和所述第四声管之间的距离为d2，所述c为语音传播速度；所述第一耦合子系统用于将经过所述第一处理子系统处理的所述第一路信号和所述第二路信号耦合形成为一路信号，命名为第五路信号，所述第一耦合子系统还用于将经过所述第一处理子系统处理的所述第三路信号和所述第四路信号耦合形成为一路信号，命名为第六路信号，所述第五路信号和所述第六路信号分别对应预设的极性图；所述倾角参数处理子系统用于对所述第五路信号给予第一可调整倾角参数处理，所述第一可调整倾角参数为所述倾角参数处理子系统还用于对所述第六路信号给予第二可调整倾角参数处理，所述第二可调整倾角参数为所述第二耦合子系统用于将经过所述倾角参数处理子系统处理的所述第五路信号和所述第六路信号耦合形成为总信号输出，所述总信号对应特定的极性图。本专利技术实施例的第三方面，提供包括语音信号波束形成系统的助听设备。本专利技术提供的技术方案与现有技术相比存在的有益效果是：相比于现有技术中单个微型麦克风拾取语音信号而言，本专利技术实施例采用双微型麦克风，且每个微型麦克风包括在空间中指向相反方向的两个声管来拾取语音信号，同一微型麦克风的两个声管，增大了语音拾取的空间分辨率，同时，拾取到的语音的空间方位信息大大增加。更重要的是，将拾取到的信号进行第一可调整的权重参数和第二可调整倾角参数处理，最终两微型麦克风拾取的信号耦合输出后的总信号对应的极性图数量大大增加，非常便于灵活地控制，形成合适极性图，方便选择性地拾取某些方向的有用语音信号，过滤方向性噪声，提高助听设备使用者的言语识别率。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1是本专利技术一实施例提供的助听设备麦克风语音信号波束形成方法实现流程图；图2是本专利技术一实施例提供的助听设备麦克风语音信号波束形成系统佩带方位及语音信号拾取图；图3示出了本专利技术实施例提供的助听设备麦克风语音信号波束形成系统的麦克风内部结构、内部信号流向及外部信号耦合形成示意图；图4示出了本专利技术实施例提供的助听设备麦克风语音信号波束形成系统的本文档来自技高网...

【技术保护点】
助听设备麦克风语音信号波束形成方法，其特征在于，所述方法包括：第一声管将拾取到的语音形成第一路信号，第二声管将拾取到的语音形成第二路信号，所述第一声管和所述第二声管包括于第一微型麦克风中，所述第一声管和所述第二声管排列形成的角度在第一预设范围内，第三声管将拾取到的语音形成第三路信号，第四声管将拾取到的语音形成第四路信号，所述第三声管和所述第四声管包括于第二微型麦克风中，所述第三声管和所述第四声管排列形成的角度在第二预设范围内，所述第一预设范围和所述第二预设范围均为[π‑ε,π+ε]，所述ε的值趋于0，所述第一声管、所述第二声管、所述第三声管和所述第四声管均为全向性语音拾取器；对所述第一路信号和所述第二路信号中任意一路信号给予固定的延迟参数

【技术特征摘要】
1.助听设备麦克风语音信号波束形成方法，其特征在于，所述方法包括：第一声管将拾取到的语音形成第一路信号，第二声管将拾取到的语音形成第二路信号，所述第一声管和所述第二声管包括于第一微型麦克风中，所述第一声管和所述第二声管排列形成的角度在第一预设范围内，第三声管将拾取到的语音形成第三路信号，第四声管将拾取到的语音形成第四路信号，所述第三声管和所述第四声管包括于第二微型麦克风中，所述第三声管和所述第四声管排列形成的角度在第二预设范围内，所述第一预设范围和所述第二预设范围均为[π-ε,π+ε]，所述ε的值趋于0，所述第一声管、所述第二声管、所述第三声管和所述第四声管均为全向性语音拾取器；对所述第一路信号和所述第二路信号中任意一路信号给予固定的延迟参数进行信号处理，对所述第一路信号和所述第二路信号中另外一路信号给予第一可调整的权重参数β，进行信号处理，对所述第三路信号和所述第四路信号中任意一路信号给予固定的延迟参数进行信号处理，对所述第三路信号和所述第四路信号中另外一路信号给予第一可调整的权重参数β，进行信号处理，所述第一声管和所述第二声管之间的距离为d2，所述第三声管和所述第四声管之间的距离为d2，所述c为语音传播速度；将经过所述信号处理的所述第一路信号和所述第二路信号耦合形成为一路信号，命名为第五路信号，将经过所述信号处理的所述第三路信号和所述第四路信号耦合形成为一路信号，命名为第六路信号，所述第五路信号和所述第六路信号分别对应预设的极性图；对所述第五路信号给予第一可调整倾角参数处理，所述第一可调整倾角参数为对所述第六路信号给予第二可调整倾角参数处理，所述第二可调整倾角参数为将经过所述可调整倾角参数处理的所述第五路信号和所述第六路信号耦合形成为总信号输出，所述总信号对应特定的极性图。2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一微型麦克风和所述第二微型麦克风之间的距离为d1，所述d1属于第三预设范围，所述第三预设范围根据人的双耳的间距确定；所述第一微型麦克风和所述第二微型麦克风佩戴于双耳时，若所述语音的传来方向与所述双耳的连线的夹角为所述语音先后传入所述第一微型麦克风和所述第二微型麦克风，所述第一路信号为x(t)，所述第三路信号为所述t表示时间，所述第一路信号和所述第三路信号给予第一可调整的权重参数β，所述第二路信号和所述第四路信号给予固定的延迟参数则所述总信号为：3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述将经过所述可调整倾角参数处理的所述第五路信号和所述第六路信号耦合形成为总信号输出具体为：将经过所述可调整倾角参数处理的所述第五路信号和所述第六路信号中任意一路信号给予第二可调整的权重参数处理，所述第二可调整的权重参数为α，将所述给予第二可调整的权重参数处理后的信号命名为第七路信号；若所述第七路信号是由所述经过所述可调整倾角参数处理的所述第五路信号给予第二可调整的权重参数处理后得到，则将所述第七路信号与所述第六路信号耦合形成为总信号输出；若所述第七路信号是由所述经过所述可调整倾角参数处理的所述第六路信号给予第二可调整的权重参数处理后得到，则将所述第七路信号与所述第五路信号耦合形成为总信号输出。4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，所述第一微型麦克风和所述第二微型麦克风之间的距离为d1，所述d1在第三预设范围内，所述第三预设范围根据人的双耳的间距确定；所述第一微型麦克风和所述第二微型麦克风佩戴于双耳时，若所述语音的传来方向与所述双耳的连线的夹角为所述语音先后传入所述第一微型麦克风和所述第二微型麦克风，所述第一路信号为x(t)，所述第三路信号为所述t表示时间，所述第一路信号和所述第三路信号给予第一可调整的权重参数β，所述第二路信号和所述第四路信号给予固定的延迟参数所述第六路信号给予第二可调整的权重参数处理，则所述总信号为：5.助听设备麦克风语音信号波束形成系统，其特征在于，所述系统包括语音拾取子系统、第一处理子系统、第一耦合子系统、倾角参数处理子系统和第二耦合子系统：所述语音拾取子系统包括第一微型麦克风和第二微型麦克风，所述第一微型麦克风包括第一声管和第二声管，所述第二微型麦克风包括第...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈又圣，陈伟芳，王健，
申请(专利权)人：深圳信息职业技术学院，
类型：发明
国别省市：广东,44