[发明专利]一种基于Gammatone滤波器和直方图的多声源定位方法

说明书

本发明公开了一种基于Gammatone滤波器和直方图的多声源定位方法，用传声器阵列采集声源信号，通过Gammatone滤波器组获得子带信号，做分帧和加窗处理，转换至频域，计算可控响应功率值，绘制直方图，统计主峰方位和次峰方位的数量，估计主次声源方位。本发明在频域相互交叠而不分隔，避免相位缠绕，多个频率分量的空间谱的平均效应抑制了旁瓣，使主瓣突出，阵元间距不严格限于半波长，无需多帧信息，也无需假定声源在连续多帧内静止不动，实现了实时多声源定位，用直方图融合同一帧内的所有子带信息，作为方位估计的判决量，简单易操作，计算量低，显著提高了主声源和次声源的定位成功率，尤其次声源的定位成功率提升更为明显。

技术领域

本发明涉及信号处理技术领域，具体涉及一种多声源定位方法。

背景技术

小型传声器阵列通常适用于办公室、会议室、智能机器人等应用场所，相位变换加权的可控响应功率SRP-PHAT声源定位算法只需一帧信号即可实现定位，但在多声源情况下，传统SRP-PHAT算法难以克服声源之间的干扰，最强声源的谱峰常常掩盖其它较弱声源的谱峰，导致难以找到多个声源，定位成功率较低，而小型传声器阵列的空间分辨率较低，使得实现多声源定位更为困难，多帧统计的方法虽然可以实现多声源定位，但是这类方法必须假定声源在连续多帧时间内静止不动，实时性较差。

发明内容

本发明为了解决现有技术存在的问题，提出了一种基于Gammatone滤波器和直方图的多声源定位方法，为了实现上述目的，本发明采用了以下技术方案。

用传声器作为阵元，组成传声器阵列，采集声源信号，传声器的数量为U，序号为u，u＝1...U，第u个传声器采集的的声源信号为s_u(t)。

用Gammatone滤波器产生脉冲响应，组成滤波器组，滤波器的数量为I，序号为i，i＝1...I，第i个Gammatone滤波器产生的脉冲响应函数为g_i(t)，Gammatone滤波器的增益为A，阶数为m，衰减因子为b_i，中心频率为f_i，相位为阶跃函数为u(t)，产生的脉冲响应函数为通过Gammatone滤波器组产生脉冲响应。

将第u个传声器采集的的声源信号s_u(t)通过第i个Gammatone滤波器产生的脉冲响应函数g_i(t)，获得第i个子带的时域信号x_u(i,t)，子带信号为x_u(i,t)＝s_u(t)*g_i(t)，在时域将声源信号分割为子带信号。

在时域将子带信号x_u(i,t)分割为单帧信号，单帧信号的数量为L，长度为N，序号为l，l＝1...L，单帧内的采样序号为n，0≤nN，第l个单帧第n个采样信号为x_u(i,lN+n)，将每个子带信号分帧。

将分帧信号作加窗处理，用窗信号对x_u(i,lN+n)进行加窗处理，得到x_u(i,l,n)＝w_H(n)x_u(i,lN+n)，x_u(i,l,n)为第u个传声器第i个子带第l个单帧第n个采样信号的加窗信号。

用离散傅里叶变换函数DFT对x_u(i,l,n)作时频转换，变换的长度为K，K＝2N，频点为k，0≤k＜K，得到X_u(i,l,k)为x_u(i,l,n)的频域信号，将X_u(i,l,k)作为时频单元信号。