[发明专利]一种麦克风阵列远场语音增强装置

说明书

一种麦克风阵列远场语音增强装置，涉及一种麦克风阵列语音增强装置。首先利用本领域通用的声源定位技术估计远场声源方向，并采用麦克风阵列波束对准形成主波束对远场语音进行初步增强，针对远场条件下语音信噪比低的核心问题，本装置逐个对麦克风阵列各通道相对主波束的传输函数进行估计，并基于传输函数估计结果进行各通道接收信号中反射分量的聚焦增强，最后对主波束对准初步增强和反射聚焦增强两部分增强语音进行合并进一步提高语音信噪比，实现远场语音的麦克风阵列语音增强。

技术领域

本发明涉及一种麦克风阵列语音增强装置，尤其是涉及一种可实现远场语音增强的麦克风阵列装置。

背景技术

与使用单个麦克风的语音系统相比，麦克风阵列技术可利用空间排列的多个麦克风进行多通道语音信号空-时综合处理，从而实现语音增强、语音分离、声源定位等功能，可极大地改善语音质量。但随着人机交互、智能家居、语音分离等领域对语音信号处理需求的迅速发展，说话人位于较远距离时(如距离5m、8m、10m，甚至更远)的远场语音场景成为一个极大的技术挑战。

中国专利ZL 2010591158.2公开一种视频定位的长距离拾音装置，该装置在以摄像机为中心的圆周安装2个指向麦克风构成高指向性声聚焦桶，并在桶侧壁外安装2个全向麦克风用于获取参考噪声，该装置随摄像头转动时操作员可根据视频图像内容进行对焦、视频定位后获取与摄像头同方向的长距离语音信号。

中国专利ZL 2012103200049公开一种带声源方向跟踪功能的麦克风阵列语音增强装置，该装置利用平行滤波器结构结合波束扫描以实现对移动声源的语音增强处理。

在远场条件下，随着距离的增加语音信号信噪比迅速降低，再考虑到环境噪声及混响等困难，采用普通的麦克风阵列语音处理技术通过波束成形、旁瓣抵消等方式进行远场语音增强的性能并不理想，在实际应用中复杂混响、背景噪声的条件下实现远场语音增强具有极大的困难，难以获得满意的远场语音增强性能。

发明内容

本发明的目的在于提供一种麦克风阵列远场语音增强装置。

本发明设有：

麦克风阵列模块，用于多通道采集语音信号、前置处理和模数转换；

声源定位模块，用于对每个麦克风阵列单元声聚焦引入的相位差进行自校正；

波束对准增强模块，用于根据目标说话人方向调整各通道时延进行声源方向对准；

传输函数估计模块，用于估计不同反射声分量相对主波束的传输函数；

多通道反射聚焦模块，用于对经不同反射路径的多径发射声分量进行聚焦增强处理；

合并增强模块，用于对波束对准和发射聚焦获得的语音进行合并增强。

所述麦克风阵列模块，用于进行各麦克风信号的采集、放大和模拟数字转换，所述麦克风阵列模块中各通道语音信号输出端依次经前置放大电路和模数转换器后，通过数据线分别和声源方位估计模块、传输函数估计模块的信号输入端相连接；

所述声源定位模块，用于获得声源方向，所述声源定位模块设有信号输入端、声源方向输出端，信号输入端接麦克风阵列输出端，声源方向输出端接波束对准增强模块的方向输入端；

所述波束对准增强模块，用于根据声源方向进行波束对准和增强处理，所述波束对准增强模块设有信号输入端、声源方向输入端和增强信号输出端，信号输入端接麦克风阵列输出端，声源方向输入端接出端接声源定位模块的声源方向输出端，增强信号输出端分别接合并增强模块的主波束信号输入端；