[发明专利]基于口-双耳房间脉冲响应的鲁棒语音增强方法及系统

权利要求书

1.一种基于口-双耳房间脉冲响应的鲁棒语音增强方法，所述方法包括：

获取原始的带噪信号；

从预先建立好的多通道口-双耳房间脉冲响应数据库中提取若干组多通道口-双耳房间脉冲响应；将多通道口-双耳房间脉冲响应经傅里叶变换转换为频域传递函数，由频域传递函数充当导向矢量，组成导向矢量矩阵；对导向矢量矩阵进行特征值分解，在最小化输出信号能量的同时对主要的特征向量进行约束，通过求解凸优化问题计算得到波束形成权向量；

利用波束形成权向量对原始的带噪信号进行加权求和，输出增强后的语音信号；

所述从预先建立好的多通道口-双耳房间脉冲响应数据库中提取若干组多通道口-双耳房间脉冲响应；将多通道口-双耳房间脉冲响应经傅里叶变换转换为频域传递函数，由频域传递函数充当导向矢量，组成导向矢量矩阵；对导向矢量矩阵进行特征值分解，在最小化输出信号能量的同时对主要的特征向量进行约束，通过求解凸优化问题计算得到波束形成权向量；具体包括：

从预先建立好的多通道口-双耳房间脉冲响应数据库中提取若干组多通道口-双耳房间脉冲响应将多通道口-双耳房间脉冲响应经傅里叶变换转换为频域传递函数由频域传递函数充当导向矢量，组成导向矢量矩阵A为：

A＝[a₁(k),a₂(k),...,a_j(k),...,a_J(k)]

其中，J为导向矢量的个数，a_j(k)为频域传递函数，j＝1,2,...,J，T表示转置；

对导向矢量矩阵A进行特征值分解：

A＝UΣV^H

其中，Σ为特征值构成的对角矩阵，U为左奇异矢量矩阵，V为右奇异矢量矩阵，H表示共轭转置；

选择前L个最大的特征值组成对角矩阵Σ_L，结合其对应的左奇异矩阵的L列U_L和右奇异矩阵的L列V_L，得到导向矢量矩阵A的近似矩阵A_L：

通过上式以及无失真约束条件得到：

其中，g表示期望的幅度响应，无失真输出约束，g＝1，1表示由1构成的J×1维向量；

联合LCMV凸优化问题，得到波束形成权向量w：

其中，R_zz为带噪信号的功率谱密度矩阵：

R_zz＝E{ZZ^H}

其中，E{·}为期望算子，Z为频率表示的带噪信号；

所述利用波束形成权向量对原始的带噪信号进行加权求和，输出增强后的语音信号，具体包括：

对波束形成权向量w和频域表示的带噪信号Z进行加权求和，得到增强后的语音信号的频域表示Y：

Y＝w^HZ

对Y进行逆傅里叶变换，得到增强后的语音信号的时域表示y(n)。

2.根据权利要求1所述的基于口-双耳房间脉冲响应的鲁棒语音增强方法，其特征在于，所述方法还包括搭建双耳佩戴式传声器阵列实验平台，该双耳佩戴式传声器阵列实验平台包括人工头及躯干模拟器、无线耳机、支架、三个MEMS双传声器阵列芯片、数据采集板和处理模块；其中，

无线耳机佩戴在人工头及躯干模拟器上；

支架设置在人工头及躯干模拟器的人工嘴前端，该支架位置和水平偏转角度可调节；人工嘴用于播放经前置功率放大器放大的扫频信号；

三个MEMS双传声器阵列芯片分别固定在无线耳机和支架上，每个MEMS双传声器阵列芯片包括两个传声器；固定在无线耳机左耳的MEMS双传声器阵列芯片提供了两个左耳传声器，固定在无线耳机右耳的MEMS双传声器阵列芯片提供了两个右耳传声器；固定在支架上的MEMS双传声器阵列芯片提供了两个口前传声器；两个左耳传声器和两个右耳传声器与人工嘴近似在同一条直线上；

数据采集板，用于接收人工嘴播放的扫频信号、两个左耳传声器采集的信号、两个右耳传声器采集的信号和两个口前传声器采集的信号，并转发至处理模块；

处理模块，用于对接收的信号进行解卷积，得到多通道口-双耳房间脉冲响应。