[发明专利]一种基于Volterra滤波器的麦克风阵列通道不匹配校准方法

说明书

技术领域

本发明涉及语音处理技术领域，更具体地，涉及一种基于Volterra滤波器的麦克风阵列通道不匹配校准方法。

背景技术

在车载系统、电话会议与多媒体会议等语音处理系统中，由于受到混响、背景噪声及干扰等因素的影响，麦克风拾取的信号通常为带噪的语音信号。这样不仅影响语音的可懂度，而且影响语音处理系统的整体性能。因此，需要进行有效的噪声抑制，以增强语音信号的质量。麦克风阵列具有空间选择特性与高信号增益特性，因而成为非手持式智能语音处理系统中捕捉说话人语音的重要手段。近年来，基于麦克风阵列的语音增强方法己经逐渐成为语音增强技术的研究热点。

把多个麦克风按照一定的拓扑结构排列组合就形成了一个麦克风阵列。麦克风阵列在时域和频域的基础上增加一个空间域对来自空间不同方位的信号进行空、时、频联合处理。阵列的空间选择特点和高信号增益特点使它能够捕获特定方向的高质量信号，同时减少了其他方向的噪声和干扰。因此，相对于单个孤立的麦克风，麦克风阵列可以弥补在噪声处理、语音提取分离、声源定位跟踪等方面的不足，从而被广泛应用于语音通信环境来提高语音通信的质量。

但是由于麦克风阵列设备老化，制造工艺水平不均等问题，每一个麦克风的传输特性都并不完全相同。这导致了在采集声音信号时，麦克风阵列获得的多路声信号是一组失真各不相同的失配信号。这种失配信号会造成后续的波束形成性能下降。

发明内容

本发明为解决麦克风阵列因通道特性不匹配导致的波束形成性能下降的问题，提供了一种基于Volterra滤波器的麦克风阵列通道不匹配校准方法，该方法能够校准麦克风阵列输出信号由于麦克风阵列的线性与非线性不匹配造成的失真，有效提高了波束形成的性能，改善了语音通信的质量。

为实现以上发明目的，采用的技术方案是：

一种基于Volterra滤波器的麦克风阵列通道不匹配校准方法，包括以下步骤：

S1.将各路麦克风的输出信号进行AD转换；

S2.分别为每路麦克风的输出信号构建一个Volterra滤波器，然后使用最小均方误差算法对各路麦克风输出信号的Volterra滤波器进行参数的调整，然后将各路麦克风输出信号分别输入至相应的Volterra滤波器中进行滤波校准处理；

S3.将经过滤波校准处理的各路输出信号输入到波束形成器中，得到单路声信号。

优选地，所述步骤S2使用最小均方误差算法对各路麦克风输出信号的Volterra滤波器进行参数调整的具体过程如下：

S11.选择一路麦克风输出信号作为参考信号；

S12.将其他路的麦克风输出信号A输入到相应的Volterra滤波器中，得到输出信号B，求取输出信号B与参考信号之间的误差信号；

S13.利用最小均方误差算法以误差信号均方值最小为原则来对相应的Volterra滤波器参数进行调整。

优选地，所述步骤S3的波束形成器在输入各路输出信号之前，通过线性约束最小方差算法以波束形成器输出信号功率最小为原则，以及保证理想方向上信号无失真响应来对其参数进行调整。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

本发明提供的方法能够校准麦克风阵列输出信号由于麦克风阵列的线性与非线性不匹配造成的失真，有效提高了波束形成的性能，改善了语音通信的质量。

附图说明

图1为校准与波束形成的示意图。

图2为麦克风非线性系统输入输出的示意图。

图3为Volterra滤波器进行参数调整的示意图。

图4为本发明的方法流程图。

图5为Volterra滤波器进行参数调整流程图。

具体实施方式

附图仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制；

以下结合附图和实施例对本发明做进一步的阐述。

实施例1