[发明专利]一种基于迭代维纳滤波的助听器多通道语音增强算法

说明书

本发明公开一种基于迭代维纳滤波的助听器多通道语音增强算法，算法步骤为：将带噪信号分成多帧；对每一帧带噪信号进行噪声估计；计算后验信噪比；由后验信噪比估计出先验信噪比；由先验信噪比计算出降噪所需要的降噪衰减增益；降噪衰减增益作用于带噪信号得到增强语音信号；使用得到的增强语音信号作为给定的增强语音，继续对下一帧语音信号重复前面步骤。本发明提供的语音增强算法具有算法复杂度低、降噪效果好、在保证听力补偿的同时能提升助听器佩戴者的言语识别能力的优点。

技术领域

本发明涉及助听器语音增强算法设计领域，具体地讲，涉及一种基于迭代维纳滤波的助听器多通道语音增强算法。

背景技术

在助听器发展的漫长历史中，为了提高语音理解度和聆听舒适度，所研发的各种降噪技术大体上可以归结为两类：方向性传声和语音增强算法。前者是基于语音和噪声在空间上的差异性设计，利用方向性传声器或多麦克风阵列的波束形成技术来增强特定方向上的语音信号；后者则是旨在利用语音和噪声在时间和频谱上的差异性，将语音从带噪信号中分离出来并且对背景噪声进行衰减从而达到增强语音的目的。

目前，常用的语音增强算法主要有谱减法、维纳滤波法、子空间法、听觉掩蔽法等。谱减法虽然实现简单，但容易产生音乐噪声；子空间法的计算量大；而维纳滤波算法则是采用短时谱估计算法来削弱通道中的噪声信号，是比较常规及主流的语音增强方法，实现方式也比较成熟。

但是，传统的基于维纳滤波的语音增强算法若要直接应用于助听器，还是存在着诸多限制的，比如，(1)、助听器本身体积小、功耗低，因此处理器芯片的计算速度比起通用处理器芯片要慢很多；(2)、助听器的应用环境下对延时的要求非常高，通常不得多于10ms；(3)、助听器一般需采用多通道分频放大压缩处理，原有算法架构对降噪算法的兼容性要求也很高。综合以上原因，有必要设计一种算法复杂度低、不增加额外时延且降噪性能好的用于助听器中的语音增强算法。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中存在的上述不足，而提供一种算法复杂度低、降噪效果好、在保证听力补偿的同时能提升助听器佩戴者的言语识别能力的基于迭代维纳滤波的助听器多通道语音增强算法。

本发明解决上述问题所采用的技术方案是：一种基于迭代维纳滤波的助听器多通道语音增强算法，其特征在于：步骤如下：

步骤一：初始化：将带噪语音信号x(n)分解为M帧，帧长为n(由实际情况取值)，每一帧语音带噪信号序列用x_i(n)表示；

步骤二：在第i次迭代中(i＝0，1，2，…M)，对于给定的第i帧语音信号x_i(n)进行噪声估计；x_i(n)经频段解析模块分成多频率段信号成分，然后对各频率段信号进行噪声功率谱估计，具体步骤为：

(1)计算各频率段信号的实时功率谱P(i，k)，其中i为帧数，k为频点；

(2)对实时功率谱进行时间平滑处理：

P_s(i,，k)＝αP_s(i-1，k)+(1-α)P(i，k)

其中，P_s(i，k)为平滑后的第i帧、k频点的语音信号功率谱；α为平滑系数；

(3)跟踪各频率段信号的功率谱的最小值，进行最小值统计：

其中，γ和β为经验系数；

(4)由预估的信号功率与噪声功率的比值来决定通道内是否存在语音：

其中，δ为门限值；

(5)通过I(i，k)更新频率段内语音出现的概率p(i，k)：