用于高度相关的混合物的增强型盲源分离算法制造技术

本发明专利技术涉及用于高度相关的混合物的增强型盲源分离算法。具体来讲，提供一种增强型盲源分离技术以改善高度相关的信号混合物的分离。使用波束成形算法来预调节相关的第一和第二输入信号，以便避免通常与盲源分离相关联的不确定性问题。所述波束成形算法可将空间滤波器应用于所述第一信号和第二信号，以便放大来自第一方向的信号，同时衰减来自其它方向的信号。此方向性可用以放大所述第一信号中的所要话音信号，且衰减来自所述第二信号的所述所要话音信号。随后对波束成形器输出信号执行盲源分离以分离所述所要话音信号和周围噪声，且重构所述所要话音信号的估计。为了增强所述波束成形器和/或盲源分离的操作，可在一个或一个以上级处执行校准。

An enhanced blind source separation algorithm for highly correlated mixtures

The present invention relates to an enhanced blind source separation algorithm for highly correlated mixtures. Specifically, an enhanced blind source separation technique is provided to improve the separation of highly correlated signal mixtures. A beamforming algorithm is used to pre adjust the first and second input signals in order to avoid the uncertainty associated with blind source separation. The beamforming algorithm can apply a spatial filter to the first signal and the second signal to amplify signals from the first direction while attenuating signals from other directions. This directivity can be used to amplify the desired speech signal in the first signal and attenuate the desired speech signal from the second signal. Subsequently, a blind source separation of the output signal of the beamformer is performed to separate the desired speech signal and the surrounding noise, and the estimation of the desired speech signal is reconstructed. In order to enhance the operation of the beamformer and / or blind source separation, calibration may be performed at one or at a higher level.

【技术实现步骤摘要】
用于高度相关的混合物的增强型盲源分离算法分案申请的相关信息本申请是国际申请号为PCT/US2009/032414、申请日为2009年1月29日、专利技术名称为“用于高度相关的混合物的增强型盲源分离算法”的PCT申请进入中国国家阶段后申请号为200980101391.3的中国专利技术专利申请的分案申请。
至少一个方面涉及信号处理，且更特定来说，涉及结合盲源分离(BSS)技术使用的处理技术。
技术介绍
一些移动通信装置可采用多个麦克风以努力改善从一个或一个以上信号源俘获的声音和/或音频信号的质量。这些音频信号常常被背景噪声、扰动、干扰、串音和其它不想要的信号破坏。因此，为了增强所要音频信号，此些通信装置通常使用高级信号处理方法来处理由多个麦克风俘获的音频信号。此过程常常称为信号增强，其在所要音频信号中提供改善的声音/语音质量、减少的背景噪声等，同时抑制其它不相关信号。在话音通信中，所要信号通常是话音信号且信号增强称为话音增强。盲源分离(BSS)可用于信号增强。盲源分离是用以使用源信号的多个独立信号混合物来恢复独立源信号的技术。将每一传感器放置于不同位置，且每一传感器记录一信号，所述信号为源信号的混合物。BSS算法可用以通过利用信号差异来分离信号，所述差异表明由两个传感器记录的共同信息的空间分集。在话音通信处理中，不同的传感器可包括相对于正在记录的话音源放置于不同位置处的麦克风。波束成形是用于信号增强的替代技术。波束成形器执行空间滤波以分离源自不同空间位置的信号。来自某些方向的信号经放大，同时来自其它方向的信号经衰减。因此，波束成形使用输入信号的方向性来增强所要信号。盲源分离和波束成形两者均使用放置于不同位置的多个传感器。每一传感器记录或俘获源信号的不同混合物。这些混合物含有源信号与传感器(例如，麦克风)之间的空间关系。利用此信息以实现信号增强。在具有紧密间隔的麦克风的通信装置中，从麦克风俘获的输入信号可由于麦克风之间的紧密接近性而高度相关。在此情况下，传统的噪声抑制方法(包含盲源分离)可能在分离所要信号与噪声方面不能良好地起作用。举例来说，在双麦克风系统中，BSS算法可取得混合输入信号且产生两个输出，其含有所要话音信号和周围噪声的估计。然而，可能无法在信号分离之后确定两个输出信号中的哪一者是所要话音信号且哪一者是周围噪声。BSS算法的此固有不确定性造成重大的性能降级。因此，需要一种在具有紧密间隔的麦克风的通信装置上改善盲源分离的性能的方式。
技术实现思路
提供一种用于高度相关信号混合物的盲源分离的方法。接收与第一麦克风相关联的第一输入信号。还接收与第二麦克风相关联的第二输入信号。可将波束成形技术应用于所述第一和第二输入信号以对所述第一和第二输入信号提供方向性且获得对应的第一和第二输出信号。可将盲源分离(BSS)技术应用于所述第一输出信号和第二输出信号以产生第一BSS信号和第二BSS信号。可校准所述第一和第二输入信号、所述第一和第二输出信号或所述第一和第二BSS信号中的至少一者。所述波束成形技术可通过将空间滤波器应用于所述第一和第二输入信号来对所述第一和第二输入信号提供方向性。将空间滤波器应用于所述第一和第二输入信号可放大来自第一方向的声音信号，同时使来自其它方向的声音信号衰减。将空间滤波器应用于所述第一和第二输入信号可放大所述所得第一输出信号中的所要话音信号且使所述第二输出信号中的所述所要话音信号衰减。在一个实例中，校准所述第一和第二输入信号中的至少一者可包括将自适应滤波器应用于所述第二输入信号，且应用所述波束成形技术可包含从所述第二输入信号减去所述第一输入信号。应用所述波束成形技术可进一步包括将所述经滤波的第二输入信号添加到所述第一输入信号。在另一实例中，校准所述第一和第二输入信号中的至少一者可进一步包括基于所述第一输入信号和第二输入信号的能量估计的比率而产生校准因数，以及将所述校准因数应用于所述第一输入信号或所述第二输入信号中的至少一者。在又一实例中，校准所述第一和第二输入信号中的至少一者可进一步包括基于所述第一与第二输入信号之间的交叉相关估计与所述第二输入信号的能量估计的比率而产生校准因数，以及将所述校准因数应用于所述第二输入信号。在又一实例中，校准所述第一和第二输入信号中的至少一者可进一步包括基于所述第一与第二输入信号之间的交叉相关估计与所述第一输入信号的能量估计的比率而产生校准因数，以及将所述校准因数应用于所述第一输入信号。在又一实例中，校准所述第一和第二输入信号中的至少一者可进一步包括基于第一与第二输入信号之间的交叉相关与所述第二输入信号的能量估计而产生校准因数，将所述第二输入信号乘以所述校准因数，以及将所述第一输入信号除以所述校准因数。在一个实例中，将所述波束成形技术应用于所述第一和第二输入信号可进一步包括将所述第二输入信号添加到所述第一输入信号以获得经修改的第一信号，以及从所述第二输入信号减去所述第一输入信号以获得经修改的第二信号。校准所述第一和第二输入信号中的至少一者可进一步包括：(a)获得所述经修改的第一信号的第一噪声底限估计；(b)获得所述经修改的第二信号的第二噪声底限估计；(c)基于所述第一噪声底限估计与所述第二噪声底限估计的比率而产生校准因数；(d)将所述校准因数应用于所述经修改的第二信号；和/或(e)将自适应滤波器应用于所述经修改的第一信号，且从所述经修改的第二信号减去所述经滤波的经修改的第一信号。所述用于高度相关信号混合物的盲源分离的方法还可进一步包括：(a)基于所述第一和第二输出信号获得校准因数；和/或(b)在将所述盲源分离技术应用于所述第一和第二输出信号之前校准所述第一和第二输出信号中的至少一者。所述用于高度相关信号混合物的盲源分离的方法还可进一步包括：(a)基于所述第一和第二输出信号获得校准因数；和/或(b)基于所述校准因数修改所述盲源分离技术的操作。所述用于高度相关信号混合物的盲源分离的方法还可进一步包括将自适应滤波器应用于所述第一BSS信号以减少所述第一BSS信号中的噪声，其中所述第二BSS信号用作对所述自适应滤波器的输入。所述用于高度相关信号混合物的盲源分离的方法还可进一步包括：(a)通过应用基于振幅的校准或基于交叉相关的校准中的至少一者来校准所述第一和第二输入信号中的至少一者，(b)通过应用基于振幅的校准或基于交叉相关的校准中的至少一者来校准所述第一和第二输出信号中的至少一者，和/或(c)校准所述第一和第二BSS信号中的至少一者包含应用基于噪声的校准。还提供一种通信装置，其包括：一个或一个以上麦克风，其耦合到一个或一个以上校准模块，和一盲源分离模块。第一麦克风可经配置以获得第一输入信号。第二麦克风可经配置以获得第二输入信号。校准模块经配置以对所述第一和第二输入信号执行波束成形以获得对应的第一和第二输出信号。盲源分离模块经配置以对所述第一输出信号和所述第二输出信号执行盲源分离(BSS)技术以产生第一BSS信号和第二BSS信号。至少一个校准模块可经配置以校准所述第一和第二输入信号、所述第一和第二输出信号或所述第一和第二BSS信号中的至少一者。所述通信装置还可包含后处理模块，其经配置以将自适应滤波器应用于所述第一BSS信号以减少所述第一BSS信号中的噪声，其中所述第本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种方法，其包括：接收与第一麦克风相关联的第一输入信号和与第二麦克风相关联的第二输入信号；将波束成形技术应用于所述第一和第二输入信号以给所述第一和第二输入信号提供方向性且获得对应的第一和第二输出信号；将盲源分离(BSS)技术应用于所述第一输出信号和第二输出信号以产生第一BSS信号和第二BSS信号；以及校准以下各者中的至少一者：应用所述波束成形技术之前的所述第一和第二输入信号，及应用所述波束成形技术之后且在应用所述盲源分离技术之前的所述第一和第二输出信号。

【技术特征摘要】
2008.01.29 US 12/022,0371.一种方法，其包括：接收与第一麦克风相关联的第一输入信号和与第二麦克风相关联的第二输入信号；将波束成形技术应用于所述第一和第二输入信号以给所述第一和第二输入信号提供方向性且获得对应的第一和第二输出信号；将盲源分离(BSS)技术应用于所述第一输出信号和第二输出信号以产生第一BSS信号和第二BSS信号；以及校准以下各者中的至少一者：应用所述波束成形技术之前的所述第一和第二输入信号，及应用所述波束成形技术之后且在应用所述盲源分离技术之前的所述第一和第二输出信号。2.根据权利要求1所述的方法，其中所述波束成形技术通过将空间滤波器应用于所述第一和第二输入信号来给所述第一和第二输入信号提供方向性。3.根据权利要求2所述的方法，其中将空间滤波器应用于所述第一和第二输入信号放大来自第一方向的声音信号，同时衰减来自其它方向的声音信号。4.根据权利要求2所述的方法，其中将空间滤波器应用于所述第一和第二输入信号放大所述所得第一输出信号中的所要话音信号且衰减所述第二输出信号中的所述所要话音信号。5.根据权利要求1所述的方法，其中校准所述第一和第二输入信号中的至少一者包括将自适应滤波器应用于所述第二输入信号，且应用所述波束成形技术包含从所述第二输入信号中减去所述第一输入信号。6.根据权利要求5所述的方法，其中应用所述波束成形技术进一步包括将所述经滤波的第二输入信号添加到所述第一输入信号。7.根据权利要求1所述的方法，其中校准所述第一和第二输入信号中的至少一者进一步包括：基于所述第一输入信号和第二输入信号的能量估计的比率而产生校准因数；以及将所述校准因数应用于所述第一输入信号或所述第二输入信号中的至少一者。8.根据权利要求1所述的方法，其中校准所述第一和第二输入信号中的至少一者进一步包括：基于所述第一与第二输入信号之间的交叉相关估计与所述第二输入信号的能量估计的比率而产生校准因数；以及将所述校准因数应用于所述第二输入信号。9.根据权利要求1所述的方法，其中校准所述第一和第二输入信号中的至少一者进一步包括：基于所述第一与第二输入信号之间的交叉相关估计与所述第一输入信号的能量估计的比率而产生校准因数；以及将所述校准因数应用于所述第一输入信号。10.根据权利要求1所述的方法，其中校准所述第一和第二输入信号中的至少一者进一步包括：基于第一与第二输入信号之间的交叉相关和所述第二输入信号的能量估计而产生校准因数；将所述第二输入信号乘以所述校准因数；以及将所述第一输入信号除以所述校准因数。11.根据权利要求1所述的方法，其中将所述波束成形技术应用于所述第一和第二输入信号进一步包括：将所述第二输入信号添加到所述第一输入信号以获得经修改的第一信号；以及从所述第二输入信号中减去所述第一输入信号以获得经修改的第二信号。12.根据权利要求11所述的方法，其中校准所述第一和第二输入信号中的至少一者进一步包括：获得所述经修改的第一信号的第一噪声底限估计；获得所述经修改的第二信号的第二噪声底限估计；基于所述第一噪声底限估计与所述第二噪声底限估计的比率而产生校准因数；以及将所述校准因数应用于所述经修改的第二信号。13.根据权利要求12所述的方法，其进一步包括：将自适应滤波器应用于所述经修改的第一信号，且从所述经修改的第二信号中减去所述经滤波的经修改的第一信号。14.根据权利要求1所述的方法，其进一步包括：基于所述第一和第二输出信号获得校准因数；以及在将所述盲源分离技术应用于所述第一和第二输出信号之前校准所述第一和第二输出信号中的至少一者。15.根据权利要求1所述的方法，其进一步包括：基于所述第一和第二输出信号获得校准因数；以及基于所述校准因数修改所述盲源分离技术的操作。16.根据权利要求1所述的方法，其进一步包括：将自适应滤波器应用于所述第一BSS信号以减少所述第一BSS信号中的噪声，其中将所述第二BSS信号用作对所述自适应滤波器的输入。17.根据权利要求1所述的方法，其中校准所述第一和第二输入信号中的至少一者包含应用基于振幅的校准或基于交叉相关的校准中的至少一者。18.根据权利要求1所述的方法，其中校准所述第一和第二输出信号中的至少一者包含应用基于振幅的校准或基于交叉相关的校准中的至少一者。19.根据权利要求1所述的方法，其中校准所述第一和第二BSS信号中的至少一者包含应用基于噪声的校准。20.一种通信装置，其包括：第一麦克风，其经配置以获得第一输入信号；第二麦克风，其经配置以获得第二输入信号；波束成形模块，其经配置以对所述第一和第二输入信号执行波束成形以获得对应的第一和第二输出信号；盲源分离模块，其经配置以对所述第一输出信号和所述第二输出信号执行盲源分离(BSS)技术以产生第一BSS信号和第二BSS信号；以及至少一个校准模块，其经配置以校准以下各者中的至少一者：执行所述波束成形技术之前的所述第一和第二输入信号，及执行所述波束成形技术之后且在执行所述盲源分离技术之前的所述第一和第二输出信号。21.根据权利要求20所述的通信装置，其中所述波束成形模块通过将空间滤波器应用于所述第一和第二输入信号来执行波束成形，其中将空间滤波器应用于所述第一和第二输入信号放大来自第一方向的声音信号，同时衰减来自其它方向的声音信号。22.根据权利要求21所述的通信装置，其中将空间滤波器应用于所述第一输入信号和第二输入信号放大所述第一输出信号中的所要话音信号且衰减所述第二输出信号中的所述所要话音信号。23.根据权利要求20所述的通信装置，其中对所述第一和第二输入信号执行波束成形，所述波束成形模块进一步经配置...

【专利技术属性】
技术研发人员：王松，迪尼希·拉马克里希南，萨米尔·库马尔·古普塔，埃迪·L·T·乔伊，
申请(专利权)人：高通股份有限公司，
类型：发明
国别省市：美国,US