[发明专利]一种时频-空域联合加权的圆谐域伪声强声源定位方法

说明书

本发明公开了一种时频‑空域联合加权的圆谐域伪声强声源定位方法，在该方法中，用先设计的六元圆形麦克风阵列采集语音信号；考虑到语音信号具有短时平稳特性，将采集到的语音信号变换到时频域，利用时频域PHAT加权进行滤波处理，降低噪声和混响对定位性能的影响；利用归一化后零阶特征波束、一阶特征波束，并由时频域PHAT加权的圆谐伪声强声源定位方法进行粗估计角度；利用粗估计角度构造空域波束指向性函数，得到归一化后时频域PHAT加权联合指向性加权零阶特征波束，再利用时频‑空域联合加权的圆谐域伪声强方法求解得到精确声源估计角度。

技术领域

本发明涉及声源定位技术领域，特别是一种时频-空域联合加权的圆谐域伪声强声源定位方法。

背景技术

在音频与语音信号处理中，采用麦克风阵列的声源定位技术是中的一个重要研究方向，线性麦克风阵列因其简单且易于理解、实现已经在声源定位中得到广泛的应用，如声呐(见文献：王燕,邹男,梁国龙.强多途环境下水听器阵列位置近场有源校正方法[J].物理学报,2015,64(2):024304 1-10)、视频电话会议(见文献：Barbara Rauch,FriedrichFaubel,Dietrich Klakow.An analysis of nonstationary variance estimates in themaximum negentropy beamformer[C].Joint Workshop on Hands-free SpeechCommunication and Microphone Arrays,2011:201-206)、人工智能(见文献：梁瑞宇，周健，王青云，奚吉，赵力.仿人耳听觉的助听器双耳声源定位算法.声学学报，2015；40(3):446-454)、地震研究(见文献：吴晓平，顾治华，舒红波，冯海林.一种线性最小二乘法的声源目标精确定位方法.声学学报，2016；41(1):87-93)、声源定位与追踪(见文献：DespoinaPavlidi,Anthony Griffin,Matthieu Puigt,Athanasios Mouchtaris.Real-TimeMultiple Sound Source Localization and Counting Using a Circular MicrophoneArray.IEEE Transactions on Audio,Speech,and Language Processing,2013；21(10):2193-2206)、监控系统(见文献：林志斌，徐柏龄.基于传声器阵列的声源定位.电声技术，2004；28(5):19-23)等。

目前常用的声源定位的方法主要有三类：基于可控波束形成器的声源定位法，主要是将各阵元采集到的信号加权求和，通过调控权值(权值取决于阵元信号的相位延迟，主要利用波达方向等方法进行调控)，使阵列输出信号功率最大，从而进行声源定位；基于高分辨率谱估计的声源定位法，主要运用最小方差估计法、子空间法，如MUSIC法、ESPRIT法等进行声源定位；基于到达时间差(TDOA)的声源定位法，主要结合自适应、广义互相关等进行声源定位。(见文献：居太亮.基于麦克风阵列声源定位算法研究[D].博士学位论文(成都：电子科技大学),2006)。

现有定位技术中，主要是利用一维线性阵列、二维十字阵列进行声源定位，与圆形麦克风阵列相比，这些阵列由于自身结构所限制，在二维空间中的定位角度范围只能在0～180°，然而圆形麦克风阵列因其自身优势其定位角度范围在0～360°，能进行全方位声场分析。另外，在噪声与混响同时干扰下，现有声源定位方法的性能的提升往往以增加麦克风个数或阵列尺寸为代价，但是定位精确度提高甚微。

如何解决现有技术的不足已成为声源定位领域亟待解决的一大难题。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是克服现有技术的不足，而提供一种时频-空域联合加权的圆谐域伪声强声源定位方法，本发明方法实时、有效地解决声源定位问题，在一定程度上降低了噪声、混响等对语音信号的干扰，提高了定位的精确性和鲁棒性。

本发明为解决上述技术问题采用以下技术方案：