[发明专利]基于二阶锥规划的目标方向语音检测方法

说明书

本发明涉及一种基于二阶锥规划的目标方向语音检测方法，包括如下步骤：针对目标方向设计最低旁瓣的波束形成，利用二阶锥规划计算所述最低旁瓣的波束形成的权重；构造噪声估计权重；估计目标信号和噪声信号；利用时域一阶递归平滑计算出目标信号和噪声信号的功率；利用目标信号的功率和噪声信号的功率计算出后验信噪比；对所述后验信噪比进行最小值跟踪，以得到所述后验信噪比的最小值；计算频段在281.25Hz至3437.5Hz范围内的后验信噪比之和与后验信噪比的最小值之和的比值；判断比值与设定阈值的大小以确定目标方向语音是否存在。本发明的检测方法具有步骤少，计算量少的优点，且通过频域求和能够避免某些频点不稳定的问题。

技术领域

本发明涉及目标方向语音检测技术领域，特指一种基于二阶锥规划的目标方向语音检测方法。

背景技术

目标方向语音检测是一种能够判断出目标方向语音在当前时间是否存在的技术，它在人机交互、语音增强、远场语音识别等方面扮演了重要的角色。

传统的方法常用统计模型的VAD(Voice Activity Detection，语音活动检测器)，这种方法可以区分出当前时间是否存在语音，但是需要的限制条件是在单个发声源、稳定噪声、高信噪比的情况下起效，而且没有办法利用空间信息判断出当前的语音来自哪个方向。而且在远场环境中，语音叠加上环境噪声，相干噪声以及混响后，会使得VAD的效果大大折扣。近年来研发了启发式的基于信噪比的方法，参见引文(O.Hoshuyama A real timerobust adaptive microphone and controlled by an SNR estimate，InProc.ICASSP1998，pp.3605-3608)，该启发式的基于信噪比的方法是用延迟求和的方法估计出目标方向语音，用自适应阻塞矩阵的方法估计出噪声，然后用两者的比值估计出信噪比，再利用一个估计的阈值来对信噪比做判决。其存在如下的问题：一、很难找到一个鲁棒的阈值来判断当前的信噪比应该归类为语音还是噪声；二、对于噪声和目标方向语音的估计不够准确；三、当存在不稳定噪声时，虽然估计出低信噪比，但是实际上语音是存在的。即在不稳定噪声情况下很容易失效。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的缺陷，提供一种基于二阶锥规划的目标方向语音检测方法，解决传统方法中的VAD仅区分当前时间是否存在语音而缺少空间判断，且在远场环境中效果较差的问题，还解决启发式的基于信噪比的方法中存在的目标方向估计不准确和在不稳定噪声情况下容易失效的问题。

实现上述目的的技术方案是：

本发明提供了一种基于二阶锥规划的目标方向语音检测方法，包括如下步骤：

针对目标方向设计最低旁瓣的波束形成，利用二阶锥规划计算所述最低旁瓣的波束形成的权重；

构造噪声估计权重；

利用麦克风形成的输入信号、所述最低旁瓣的波束形成的权重以及所述噪声估计权重计算得出目标信号和噪声信号；

利用时域一阶递归平滑计算出目标信号和噪声信号的功率；

利用目标信号的功率和噪声信号的功率计算出后验信噪比；

对所述后验信噪比进行最小值跟踪，以得到所述后验信噪比的最小值；

计算频段在281.25Hz至3437.5Hz范围内的后验信噪比之和与后验信噪比的最小值之和的比值；

判断比值与设定阈值的大小以确定目标方向语音是否存在。