[发明专利]麦克风阵列信号处理方法、系统、计算机设备及存储介质

说明书

本发明实施例公开了一种麦克风阵列信号处理方法、系统、计算机设备及存储介质。该方法包括：采集待处理的音频数据；构造全频带的最小范数滤波器，并确定最小范数滤波器在预设方向上的波束模式；根据波束模式以及所使用的麦克风阵列参数对音频数据在频域上划分子带；将划分得到的各个子带对应的子阵滤波器按频率进行合成，以得到目标滤波器；使用目标滤波器对音频数据进行分子带处理，以得到处理后的目标音频数据。本发明实施例所提供的麦克风阵列信号处理方法，通过子带合成的技术解决了最小范数滤波器算法所形成的波束模式在高频部分不稳定的问题，从而提高了麦克风阵列的指向性和空间滤波能力。

技术领域

本发明实施例涉及音频信号处理技术领域，尤其涉及一种麦克风阵列信号处理方法、系统、计算机设备及存储介质。

背景技术

麦克风阵列广泛应用于需要远场拾音的场景中，应用于麦克风阵列信号处理的波束形成算法通过构造一个空间滤波器，形成特定的空间指向性，使得麦克风阵列只接受来自期望方向的声音信号，而抑制其他方向的信号，从而提升拾音质量。

常见的麦克风阵列波束形成算法主要可以分为加性麦克风阵列波束形成算法和差分麦克风阵列波束形成算法两类。其中，加性麦克风阵列波束形成算法的处理思想是将各麦克风阵元采集到的音频数据先分别进行延时或滤波处理后再加权相加。该类算法的特点是算法通常较简单，阵元个数越多，麦克风阵列输出的信噪比越高。但同时，加性麦克风阵列波束形成算法也存在波束模式对信号频率变化敏感，对低频信号的波束形成效果不好，要实现较好的滤波效果所需的麦克风阵列体积较大等问题。差分麦克风阵列波束形成算法由于具有容易构造频率不变的波束模式、阵元间距小的特点，近年来受到了更多的关注。然而，经典的差分麦克风阵列波束形成算法也存在对白噪声的鲁棒性低的问题，如果拾音环境中出现白噪声，那么白噪声的低频部分会被放大，严重影响语音质量。最小范数滤波器算法通过融合差分阵列算法与加性阵列算法中的LCMV滤波器的设计思想，增加麦克风阵列中的阵元个数来达到一定程度上抑制白噪声低频放大的效果，但同时又使得高频部分的波束模式不稳定。

发明内容

本发明实施例提供一种麦克风阵列信号处理方法、系统、计算机设备及存储介质，以解决最小范数滤波器在高频部分对频率变化敏感，波束模式不稳定的问题。

第一方面，本发明实施例提供了一种麦克风阵列信号处理方法，该方法包括：

采集待处理的音频数据；

构造全频带的最小范数滤波器，并确定所述最小范数滤波器在预设方向上的波束模式；

根据所述波束模式以及所使用的麦克风阵列参数对所述音频数据在频域上划分子带；

将划分得到的各个子带对应的子阵滤波器按频率进行合成，以得到目标滤波器；

使用所述目标滤波器对所述音频数据进行分子带处理，以得到处理后的目标音频数据。

第二方面，本发明实施例还提供了一种麦克风阵列信号处理系统，该系统包括：

数据采集模块，用于采集待处理的音频数据；

滤波器构造模块，用于构造全频带的最小范数滤波器，并确定所述最小范数滤波器在预设方向上的波束模式；

子带划分模块，用于根据所述波束模式以及所使用的麦克风阵列参数对所述音频数据在频域上划分子带；

目标滤波器获得模块，用于将划分得到的各个子带对应的子阵滤波器按频率进行合成，以得到目标滤波器；

数据处理模块，用于使用所述目标滤波器对所述音频数据进行分子带处理，以得到处理后的目标音频数据。

第三方面，本发明实施例还提供了一种计算机设备，该计算机设备包括：

一个或多个处理器；