[发明专利]一种混响条件下的麦克风阵列声源定位装置

说明书

一种混响条件下的麦克风阵列声源定位装置，设有麦克风阵列、TDOA粗估计模块、等效传输函数实测模块、假设等效传输函数生成模块、自适应迭代模块和比较判决输出模块；麦克风阵列用于语音信号多通道采集，麦克风阵列包括圆周的定位麦克风采集的语音信号经前置放大、模数转换后通过数据线直接输入TDOA粗估计模块的输入信号通道；位于圆心的参考麦克风采集的语音信号经前置放大、模数转换后通过数据线直接输入TDOA粗估计模块的参考信号通道，TDOA粗估计模块获得参考麦克风与各定位麦克风之间的传输函数输入等效传输函数计算模块；等效传输函数计算模块对各定位麦克风通道与参考麦克风通道传输函数进行叠加，获得实测的等效传输函数。

技术领域

本发明涉及一种麦克风阵列语音信号处理装置，尤其是涉及一种可适应混响背景的麦克风阵列声源定位装置。

背景技术

麦克风阵列技术通过组合多个按照一定空间位置排列的麦克风而成，由于采集的多通道语音在时频域的基础上具有空间信息，从而可对声源进行定位，也即估计声源方位信息，从而可为语音增强、语音分离、等算法提供所需的声源方向信息，改善语音信号处理算法性能，因而麦克风阵列声源定位在语音识别、语音追踪、智能家居、视频会议等领域得到了广泛的研究和应用。

在较为安静、理想的背景环境下，目前常用的波束控制、高分辨率谱估计及基于到达时间差(Time Difference of Arrival,TDOA)的麦克风声源定位算法都有较好的声源方位估计性能，其中TDOA方法因计算复杂度低、易于实时实现，得到较多的研究和工程应用。

如：中国专利ZL 201410424948.X提出一种基于改进PHAT(相位变换方法，PHAT)加权时延估计的声源定位方法及其实现系统，该方法通过改进的PHAT加权广义互相关函数法进行时延估计算法处理，获得时延估计值，再结合放置的麦克风阵列空间位置，利用迭代法解非线性方程组，从而得到声源的相对位置。但由于该方法采用的广义互相关函数方法建立在非混响模型基础上，因而并不适用于有较大混响和有相关噪声的场合。

中国专利ZL 2009102654269公开一种麦克风阵列降噪控制方法及装置，该装置对麦克风阵列采集的所有声音信号计算入射角度，并根据入射角度进行信号成分的统计，从而根据统计结果中噪声成分所占的比率确定控制参数，对自适应滤波器进行控制，达到消除噪声、提高信噪比的目的。

但是，在麦克风阵列声源定位的实际应用中，结构环境下墙面、天花板、地面等边界形成的语音信号大量反射分量严重降低了常规麦克风阵列声源定位算法的性能，与此同时，汽车、空调外机、音响、家电、机械等背景噪声进一步影响了算法性能，上述影响因素造成常规的麦克风阵列声源定位算法在实际应用中性能往往不能令人满意，成为制约推广应用的一个主要技术瓶颈。因此，研究可适应强烈混响条件的麦克风阵列声源定位算法及装置对于提高语音信号处理系统的稳健性和实用性都起着重要的作用。

中国专利ZL 201410273464.X公开了一种七元麦克风阵列的声源定位方法，对接收的语音信号进行采集、滤波、加窗、谱减、倒谱处理；再利用相位变换加权广义互相关方法GCC-PHAT，得各麦克风之间的时间延迟；运用三维空间定位方法与坐标旋转数字式计算机方法，确定声源位置。该发明在混响、噪声等干扰信号存在的室内环境下，能准确确定声源位置。但由于采用倒谱方法进行消除混响处理，要求对语音信号进行傅里叶变换的长度不低于主要混响分量的延迟时间，因此对于存在较为严重混响的会议室、走廊等混响延迟时间较长的场合，该方法性能将受到严重影响。

发明内容

本发明的目的在于提供一种混响条件下的麦克风阵列声源定位装置。

本发明设有5元麦克风阵列、TDOA粗估计模块、等效传输函数实测模块、假设等效传输函数生成模块、自适应迭代模块和比较判决输出模块；