噪音去除装置及噪音去除方法制造方法及图纸

具备：目标声矢量选择部(103)，其从预先取得的、表示声音相对于麦克风阵列(200)的到来方向的导向矢量中选择表示目标声的到来方向的目标声导向矢量，其中，该麦克风阵列(200)具备2个以上的声学传感器；干扰声矢量选择部(104)，其从预先取得的导向矢量中选择表示目标声以外的干扰声的到来方向的干扰声导向矢量；以及信号处理部(105)，其基于从麦克风阵列(200)得到的2个以上的观测信号、目标声导向矢量以及干扰声导向矢量，取得从观测信号去除了干扰声的信号。

Noise removal device and method

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】噪音去除装置及噪音去除方法
本专利技术涉及将从所希望的方向到来的声音以外的噪音去除的技术。
技术介绍
以往，存在如下的噪音去除技术：利用由多个声学传感器(例如麦克风)构成的传感器阵列，对从各传感器得到的观测信号实施规定的信号处理，由此，强调从所希望的方向到来的声音，去除该声音以外的噪音。通过上述的噪音去除技术，例如，能够使由于从空调设备等设备中产生的噪声而难以听到的声音清晰化，或者能够在多个说话人同时讲话时仅提取所希望的说话人的声音。这样，噪音去除技术不仅容易使人听到声音，而且还去除噪音作为声音识别处理的预处理，由此，能够提高声音识别处理的相对于噪音的健壮性。以往公开了各种利用传感器阵列并通过信号处理而提高指向性的技术。例如，在非专利文献1中公开了如下的技术：利用事先测定或生成的表示目标声的到来方向的导向矢量(steeringvector)，在不使从目标声的到来方向到来的声音的增益变化的条件下，统计地计算使输出信号的平均增益最小化的线性滤波器系数，从而进行线性波束成形，由此去除目标声以外的噪音。但是，在上述的非专利文献1所公开的技术中，为了计算用于适当地去除噪音的线性滤波器系数，干扰声的观测信号需要某种程度的长度。这是因为，事先未提供与干扰声源的位置相关的信息，因此，需要根据观测信号来估计干扰声源的位置。由此，在非专利文献1所公开的技术中，存在如下问题：在刚开始噪音去除处理之后，得不到充分的噪音去除处理性能。为了解决该问题，在专利文献1所记载的声信号处理装置中，事先生成表示目标声的到来方向的导向矢量，计算按照每个时频(time-frequency)根据观测信号计算的传感器间的相位差与根据目标声的到来方向的导向矢量计算的传感器间的相位差的相似度，将仅使相似度高的时频谱通过的时频掩蔽(time-frequencymasking)应用于观测信号，由此去除噪音。现有技术文献专利文献专利文献1：日本特开2012-234150号公报非专利文献非专利文献1：浅野太，“音のアレイ信号処理音源の定位·追跡と分離”，株式会社corona公司，2011年，86-88页
技术实现思路
专利技术要解决的问题上述的专利文献1所记载的声信号处理装置不使用统计的计算，输出信号仅通过其瞬间的观测信号来决定，因此，从刚开始噪音去除处理之后得到稳定的噪音去除性能。但是，专利文献1所记载的声信号处理装置为了提取目标声，仅使用目标声的到来方向作为与声源的到来方向相关的信息，因此，未考虑干扰声源相对于目标声源存在于哪个位置。因此，专利文献1所记载的声信号处理装置存在如下问题：在目标声的到来方向与干扰声的到来方向接近的情况下，或者在通过传感器阵列而观测的目标声与干扰声的相位差的差异较小的情况下等，噪音去除性能下降。这是因为，在难以产生目标声与干扰声的相位差的低频率区域的时频掩蔽中，使干扰声的时频谱误通过的可能性高，难以得到高品质的输出信号。本专利技术是为了解决上述问题而完成的，其目的在于，即便在目标声的到来方向与干扰声的到来方向接近的情况下，也实现良好的噪音去除性能，并且从刚开始噪音去除处理之后实现稳定的噪音去除性能。用于解决问题的手段本专利技术的噪音去除装置具备：目标声矢量选择部，其从预先取得的、表示声音相对于传感器阵列的到来方向的导向矢量中选择表示目标声的到来方向的目标声导向矢量，其中，该传感器阵列具备2个以上的声学传感器；干扰声矢量选择部，其从预先取得的导向矢量中选择表示目标声以外的干扰声的到来方向的干扰声导向矢量；以及信号处理部，其基于从传感器阵列得到的2个以上的观测信号、目标声矢量选择部选择出的目标声导向矢量、以及干扰声矢量选择部选择出的干扰声导向矢量，取得从观测信号去除了干扰声的信号。专利技术的效果根据本专利技术，即便在目标声的到来方向与干扰声的到来方向接近的情况下，也能够实现良好的噪音去除性能，并且能够在刚开始噪音去除处理之后实现稳定的噪音去除性能。附图说明图1是示出实施方式1的噪音去除装置的结构的框图。图2A、图2B是示出实施方式1的噪音去除装置的硬件结构例的图。图3是示出实施方式1的噪音去除装置的信号处理部的动作的流程图。图4是示出实施方式2的噪音去除装置的信号处理部的动作的流程图。图5是示出实施方式1或实施方式2的噪音去除装置的应用例的图。图6是示出实施方式1或实施方式2的噪音去除装置的应用例的图。具体实施方式以下，为了更加详细地说明本专利技术，按照附图对该具体实施方式进行说明。此外，在用于实施本专利技术的方式中，使用无指向性的麦克风且传感器阵列使用麦克风阵列来，来说明声学传感器的具体例。并且，声学传感器不限于无指向性麦克风，例如也能够应用指向性麦克风或超声波传感器。实施方式1.图1是示出实施方式1的噪音去除装置100的结构的框图。噪音去除装置100具备观测信号取得部101、矢量存储部102、目标声矢量选择部103、干扰声矢量选择部104及信号处理部105。此外，在噪音去除装置100连接有具备多个麦克风200a、200b、200c、…的麦克风阵列200及外部设备300。噪音去除装置100的信号处理部105基于通过麦克风阵列200观测到的观测信号、以及存储于矢量存储部102的导向矢量中的由目标声矢量选择部103及干扰声矢量选择部104选择并输出的导向矢量，生成从观测信号去除了噪音的输出信号并输出到外部设备300。观测信号取得部101进行通过麦克风阵列200观测到的观测信号的A/D转换，转换成数字信号。观测信号取得部101将转换成数字信号的观测信号输出到信号处理部105。矢量存储部102是存储预先测定或生成的多个导向矢量的存储区域。导向矢量是与从麦克风阵列200观察到的声音的到来方向对应的矢量。存储于矢量存储部102的导向矢量是如下得到的频谱，即，针对使用麦克风阵列200事先测定的相对于某个方向的脉冲响应进行离散傅里叶变换，并将得到的频谱除以任意的麦克风的频谱而进行归一化。即，将使用频谱S1(ω)～SM(ω)而构成的以下的式(1)所示的复矢量a(ω)设为导向矢量，其中，该频谱S1(ω)～SM(ω)是在将构成麦克风阵列200的麦克风的数量设为M时，对通过M个麦克风测定出的脉冲响应进行离散傅里叶变换而得到的。在式(1)中，ω表示离散频率，T表示矢量的转置。并且，导向矢量并非必须通过与上述的式(1)同样的方法而求出。例如，在上述的式(1)中，通过与M个麦克风中的第1个麦克风对应的频谱S1(ω)进行归一化，但也可以通过与第1个以外的麦克风对应的频谱进行归一化。此外，也可以不进行归一化，而将脉冲响应的频谱直接用作导向矢量。但是，在以下的说明中，导向矢量如式(1)所示那样通过与第1个麦克风对应的频谱而被归一化。目标声矢量选择部103从存储于矢量存储部102的导向矢量中选择表示所希本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种噪音去除装置，该噪音去除装置具备：/n目标声矢量选择部，其从预先取得的、表示声音相对于传感器阵列的到来方向的导向矢量中选择表示目标声的到来方向的目标声导向矢量，其中，该传感器阵列具备2个以上的声学传感器；/n干扰声矢量选择部，其从预先取得的所述导向矢量中选择表示所述目标声以外的干扰声的到来方向的干扰声导向矢量；以及/n信号处理部，其基于从所述传感器阵列得到的2个以上的观测信号、所述目标声矢量选择部选择出的所述目标声导向矢量、以及所述干扰声矢量选择部选择出的所述干扰声导向矢量，取得从所述观测信号去除了所述干扰声的信号。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种噪音去除装置，该噪音去除装置具备：
目标声矢量选择部，其从预先取得的、表示声音相对于传感器阵列的到来方向的导向矢量中选择表示目标声的到来方向的目标声导向矢量，其中，该传感器阵列具备2个以上的声学传感器；
干扰声矢量选择部，其从预先取得的所述导向矢量中选择表示所述目标声以外的干扰声的到来方向的干扰声导向矢量；以及
信号处理部，其基于从所述传感器阵列得到的2个以上的观测信号、所述目标声矢量选择部选择出的所述目标声导向矢量、以及所述干扰声矢量选择部选择出的所述干扰声导向矢量，取得从所述观测信号去除了所述干扰声的信号。


2.根据权利要求1所述的噪音去除装置，其特征在于，
所述信号处理部通过线性波束成形，取得从所述观测信号去除了所述干扰声的信号，该线性波束成形具有将所述目标声的到来方向作为指向性形成方向、且将所述干扰声的到来方向作为死角形成方向的线性滤波器系数。


3.根据权利要求1所述的噪音去除装置，其特征在于，
所述信号处理部通过使用了遮断所述干扰声的时频谱的掩码的时频掩蔽，取得从所述观测信号去除了所述干扰声的信号。


4.根据权利要求3所述的噪音去除装置，其特征在于，
所述时频掩蔽根据2个以上的所述观测信号来估计每个时频的导向矢量，计算估计出的该观测信号的导向矢量与所述目标声导向矢量及所述干扰声导向矢量之间的相似度，在计算出的该相似度最大的导向矢量为所述目标声导向矢量的情况下，使所述观测信号的时频谱通过，在计算出的该相似度最大的导向矢量不为所述目标声导向矢量的情况下，遮断所述观测信号的时频谱。

【专利技术属性】
技术研发人员：田中信秋，
申请(专利权)人：三菱电机株式会社，
类型：发明
国别省市：日本;JP