[发明专利]一种基于小型麦克风阵列的定向语音增强方法

说明书

技术领域

本发明涉及语音处理技术领域，具体的说，本发明特别涉及一种基于麦克风阵列的定向语音增强方法。

背景技术

语音信号的增强和噪声的消除问题，一直以来都是研究的热点。针对这一问题，已经存在很多基于麦克风阵列的算法，实现加强语音信号，同时抑制干扰(包括各类噪声和其他语音)的效果。麦克风阵列一般体积较大，难以用于在便携式设备(如手机等)。Elko和Luo等人提出和发展了自适应谷点形成算法(Elko and Nguyen，A steerable and variable first-orderdifferential microphone array，ICASSP，1997；Luo，et al.Adaptivenull-forming scheme in digital hearing aids，IEEE Trans.Signal Processing，2002)，可以在小尺度阵列上实现定向语音增强，但去噪程度有限。另外，后滤波算法在大尺度阵列上已经得到广泛运用，效果显著。但由于小阵列的麦克风间距有限，噪声相关性较大，基于相关函数的后滤波难以得到运用。

发明内容

本发明的目的在于克服已有的定向语音增强方法的不足，将自适应谷点形成算法与概率控制的后滤波算法相结合，提出一种适于便携设备的定向语音增强方法，该方法能否在很小的尺度下实现较强的消噪能力，克服了基于相关函数的后滤波器在较小阵列中难以得到应用的缺点。

为实现上述发明目的，本发明提供的基于小型麦克风阵列的定向语音增强方法，包括如下步骤：

1)利用两个全指向性麦克风采集声音信号；

2)利用自适应谷点形成算法，对所采集到声音信号进行数据处理，得到延迟相减信号的语谱X(ω)和自适应滤波后信号的语谱Z(ω)；

3)根据X(ω)和Z(ω)，利用单通道语音增强方法计算出初步增益G′(ω)；根据X(ω)和Z(ω)，计算出目标信号存在概率P(ω)；

4)利用所述目标信号存在概率P(ω)，对初步增益G′(ω)进行修正，得出最终增益G(ω)，G(ω)=(G′(ω))P(ω)Gm1-P(ω),]]>其中G_m为预设的增益最小值；

5)利用最终增益G(ω)，对自适应滤波后的信号z(t)进行增强，得到最终的增强语音信号r(t)。

上述技术方案中，所述步骤2)包括如下子步骤：

21)利用自适应谷点形成算法，对所采集到声音信号进行数据处理，得到延迟相减信号x(t)和自适应滤波后的信号z(t)；

22)对x(t)和z(t)进行处理分别形成语谱X(ω)和Z(ω)。

上述技术方案中，所述步骤1)中，所述两个麦克风且呈端射式排布，所采集声音信号包括fore(t)和back(t)信号，fore(t)为离说话人较近的麦克风收到的信号，back(t)为离说话人较远的麦克风收到的信号。

上述技术方案中，所述两个麦克风间距d为2cm-5cm。

上述技术方案中，所述步骤21)中，对fore(t)和back(t)进行数据处理，得到延迟相减信号x(t)和自适应滤波后的信号z(t)；

x(t)＝fore(t)-back(t-d/c)

y(t)＝fore(t-d/c)-back(t)

式中，c为声波的传输速度；

z(t)是以y(t)做为参考信号，对x(t)进行自适应滤波后得到的信号。