[发明专利]一种基于频域相干函数的双麦克风时延差估计方法

权利要求书

1.一种基于频域相干函数的双麦克风时延差估计方法，所述方法包括：

步骤1)在双麦克风不接收声源信号的状态下，计算双麦克风信号不同方位角角度的相干函数，在每个角度对应的相干函数下提取相干函数的实部和虚部，建立相干函数特征量的数据库；

步骤2)将双麦克风接收到的信号转换到频域上，在频域上计算两个信号的相干函数，并根据相干函数的模值对每一个频点处进行峰值平滑，然后计算相干函数的实部和虚部，在相干函数特征量数据库中进行匹配，获取到声源方位角，由此计算出时延差；

所述步骤1)具体包括：

步骤1-1)以每7.5度为间隔进行递增，声源方位角从0度变化到180度，计算双麦克风信号的理想情况下的25个相干函数；

相干函数的公式为：

其中，d为两个麦克风之间的距离；c＝340m/s为声速，θ为声源方位角，ω为角频率，fs为采样率；

步骤1-2)分别提取25个相干函数的实部和虚部；

实部为：cos(ω·τ·cos(θ))；虚部为sin(ω·τ·cos(θ))；其中，

步骤1-3)利用K最邻近KNN分类算法，对每个角度的相干函数的特征量：虚部和实部进行分类，每个角度对应为一类，即一共为25类，分类标签设定为1-25，由此建立相干函数特征量数据库；

所述步骤2)具体包括：

步骤2-1)将双麦克风接收到的信号进行分帧和加窗，然后通过FFT变换到频域，变换到频域的信号记为X1(λ，μ)，X2(λ，μ)，λ为时间帧，μ为频域的频点；

步骤2-2)在频域上计算两个信号的相干函数；

相干函数的计算公式为：

其中，PX1X1(λ，μ)为信号X1(λ，μ)的自功率谱，PX2X2(λ，μ)为信号X2(λ，μ)的自功率谱，PX1X2(λ，μ)为两信号的互功率谱：

PX1X1(λ，μ)＝α·PX1X1((λ-1，μ))+(1-α)·|X1(λ，μ)|²

PX2X2(λ，μ)＝α·PX2X2((λ-1，μ))+(1-α)·|X2(λ，μ)|²

PX1X2(λ，μ)＝α·PX1X2((λ-1，μ))+(1-α)·|X1(λ，μ)·X2(λ，μ)|²

其中α为平滑因子；

步骤2-3)计算相干函数的模值|Γ_X1X2(λ，μ)|，并在每一个频点处进行峰值平滑，得到平滑后的峰值

步骤2-4)在频域上提取的实部和虚部，根据这两个值利用K最邻近KNN分类算法与相干函数特征量数据库进行匹配，每一帧信号得到一个匹配结果；匹配结果为分类标签的序号，由此求出对应的方位角θ₀，则时延差Time为：

所述步骤2-2)中的平滑因子α取值为0.68；

所述步骤2-3)的具体实现过程为：

计算相干函数的模值|Γ_X1X2(λ，μ)|，获取每一个频点的峰值Peak(λ，μ)；如果|Γ_X1X2(λ，μ)|大于|Peak(λ，μ)|，对Peak(λ，μ)进行平滑，平滑后的峰值为：

其中，α₁取值为0.35；

如果|Γ_X1X2(λ，μ)|小于|Peak(λ，μ)|，则平滑后的峰值为：

其中，α₂取值为0.95，Peak(λ，μ)的初值等于Γ_X1X2(1，μ)，即初值等于第一帧语音的相干函数。