[发明专利]降低语音失真的自适应波束形成方法

说明书

本发明公开了一种降低语音失真的自适应波束形成方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：录制环境声音形成输入信号；利用固定波束形成器通过波束形成从所述输入信号中获取含噪语音信号；利用阻塞矩阵模块对所述输入信号进行滤波以形成相干噪声信号；利用自适应消除模块从所述含噪语音信号中消除所述相干噪声信号形成输出信号并予以输出；从所述输出信号中获取残余噪声信号，并将所获取的残余噪声信号反馈至所述自适应消除模块以更新所述自适应消除模块的滤波系数，从而实现在输出信号中使残余噪声信号变小的自适应滤波。本发明可以在达到降噪目的的同时保证了目标信号的失真更小。

技术领域

本发明涉及人机语音识别领域，尤指一种降低语音失真的自适应波束形成方法

背景技术

基于麦克风阵列的语音增强技术已经广泛应用于通信、人机交互、语音识别系统等中，其中广义旁瓣消除(GSC，Generailized Sidelobe Canceller)方法应用最广，这种方法易于实现且性能很好。其中GSC分成上下两个通路，上通路是固定波束模块(FBF，FixedBeamformer)用于估计目标语音的参考信号，下通路是阻塞矩阵模块(BM，AdaptiveBlocking Matrix)和自适应消除模块(MC，Multiple input Canceller)，用于消除固定波束中的残留的噪声，其中阻塞矩阵模块用于消除目标语音信号而得到噪声信号。但是出消除噪声的处理过程不可避免地会对目标语音造成失真，所以，失真和降噪是一对不可调和的矛盾体，只能通过技术手段在稳定降噪的情况下，减小失真。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的缺陷，提出一种降低语音失真的自适应波束形成方法，所述方法包括如下步骤：

录制环境声音形成输入信号；利用固定波束形成器通过波束形成从所述输入信号中获取含噪语音信号；利用阻塞矩阵模块对所述输入信号进行滤波以形成相干噪声信号；利用自适应消除模块从所述含噪语音信号中消除所述相干噪声信号形成输出信号并予以输出；从所述输出信号中获取残余噪声信号，并将所获取的残余噪声信号反馈至所述自适应消除模块以更新所述自适应消除模块的滤波系数，从而实现在输出信号中使残余噪声信号变小的自适应滤波。

本发明的有益效果为：通过获取输出信号中的残余噪声，并将其反馈至自适应消除模块以更新自适应消除模块中的滤波系数，从而将输出信号中残余噪声信号变小，而保持目标信号不变，在达到降噪目的的同时也保证了目标信号的失真更小。

本发明的进一步改进为：还包括：从所述含噪语音信号中获取噪声信号，包括：

(1)含噪语音信号的双态假设：

H₀：X＝N

H₁：X＝S+N (式一)

H₀状态表示只存在噪声，N表示噪声信号，H₁状态表示含噪语音的状态，S为含噪语音信号中的目标信号；

(2)假定含噪语音信号中语音存在的先验概率：

P(H₁)＝0.5

P(H₀)＝1-P(H₁) (式二)

(3)求解含噪语音信号的后验信噪比：

式三中，M是麦克风数目w是固定波束形成权重(可用延迟求和或者最小旁瓣类的方法求出权重)，x_i是第i个麦克风输入信号，FBF是固定波束形成器输出的含噪语音信号，|FBF|²表示波束形成器中含噪语音信号的功率，表示FBF中的噪声信号估计值的功率的估计值；