[发明专利]一种用于噪声环境下声源分离和定位方法有效

专利信息
申请号: 201410249428.X 申请日: 2014-06-06
公开(公告)号: CN104053107B 公开(公告)日: 2018-06-05
发明(设计)人: 柴毅;屈剑锋;王坤朋;杨志敏;董勇 申请(专利权)人: 重庆大学
主分类号: H04R25/00 分类号: H04R25/00;H04R27/02;G10L21/0272
代理公司: 北京同恒源知识产权代理有限公司 11275 代理人: 赵荣之
地址: 400044 重庆市沙坪*** 国省代码: 重庆;50
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摘要: 发明涉及助听装置及方法,具体指一种用于噪声环境下声源分离和定位的助听装置及方法,包括麦克风阵列、声源位置显示器、声源分离与定位模块、信号采集器、模拟信号放大器和声源选择键盘,声源分离与定位模块采用互相关法对采集的麦克风信号进行处理,得到8个声源相对于麦克风阵列的初始方位,采用基于空间搜索的盲源分离方法对采集的麦克风信号进行处理,得到包含交谈对象和其他人说话声音的声源,用户通过声源选择键盘选择出属于交谈对象的声源,根据选择的声源计算出交谈对象相对于麦克风阵列的准确方位,并在声源位置显示器中显示该声源的方位;实现噪声环境下交谈双方语音信号自动分离,同时增加了语音信号源的定位功能,使用方便。
搜索关键词: 声源 麦克风阵列 交谈对象 噪声环境 麦克风信号 定位模块 声源位置 助听装置 显示器 模拟信号放大器 采集 信号采集器 语音信号源 定位功能 键盘选择 空间搜索 盲源分离 说话声音 语音信号 准确方位 自动分离 互相关 源选择 和声 键盘
【主权项】:
一种用于噪声环境下声源分离和定位方法,其特征在于:包括如下步骤:a.采用助听装置对交谈过程中的语音信号进行采集;所述助听装置包括麦克风阵列(1006)、声源位置显示器(1001)、声源分离与定位模块(1002)、信号采集器(1003)、模拟信号放大器(1004)和声源选择键盘(1005);所述麦克风阵列(1006)、模拟信号放大器(1004)、信号采集器(1003)、声源分离与定位模块(1002)和声源位置显示器(1001)依次连接;所述声源选择键盘(1005)与声源分离与定位模块(1002)连接;所述声源分离与定位模块(1002)采用互相关法对采集的麦克风信号进行处理,得到8个声源相对于麦克风阵列的初始方位;采用基于空间搜索的盲源分离方法对采集的麦克风信号进行处理,得到包含交谈对象(1009)和其他人(1010)说话声音的声源,用户通过声源选择键盘(1005)选择出属于交谈对象(1009)的声源,根据选择的声源计算出交谈对象(1009)相对于麦克风阵列(1006)的准确方位,并在声源位置显示器(1001)中显示该声源的方位;所述麦克风阵列(1006)由微型麦克风(1007)构成:所述麦克风阵列(1006)由8个独立的微型麦克风(1007)均匀排列在正方形边上,正方形边长为10厘米,任意两个微型麦克风(1007)中心点之间的距离(1008)为5厘米;所述微型麦克风(1007)的指向性为全向型,无指向,直径小于1厘米;a1.所述助听装置采用模拟信号放大器(1004)对麦克风阵列(1006)中8个微型麦克风(1007)的语音信号进行放大,放大后的信号传输至信号采集器(1003);a2.所述信号采集器(1003)对模拟信号放大器(1004)放大后的信号进行滤波、模/数转换和采集,采样频率为16KHz,采样精度为16位,并对采集的信号进行储存;b.所述声源分离与定位模块(1002)采用基于空间搜索的盲源分离方法对采集的麦克风信号进行处理,具体步骤如下:b1.信号采集器得到8路观测信号x(t)=[x1(t),x2(t),…,xs(t)]T,t为采样时刻;b2.观测信号x(t)被建模为8个声源s(t)=[s1(t),s2(t),…,ss(t)]T的线性混合:<mrow><mtable><mtr><mtd><mrow><msub><mi>x</mi><mn>1</mn></msub><mrow><mo>(</mo><mi>t</mi><mo>)</mo></mrow><mo>=</mo><mfrac><mn>1</mn><msub><mi>a</mi><mn>11</mn></msub></mfrac><mo>&CenterDot;</mo><msub><mi>s</mi><mn>1</mn></msub><mrow><mo>(</mo><mrow><mi>t</mi><mo>-</mo><mfrac><msub><mi>a</mi><mn>11</mn></msub><mi>v</mi></mfrac></mrow><mo>)</mo></mrow><mo>+</mo><mfrac><mn>1</mn><msub><mi>a</mi><mn>12</mn></msub></mfrac><mo>&CenterDot;</mo><msub><mi>s</mi><mn>2</mn></msub><mrow><mo>(</mo><mrow><mi>t</mi><mo>-</mo><mfrac><msub><mi>a</mi><mn>12</mn></msub><mi>v</mi></mfrac></mrow><mo>)</mo></mrow><mo>+</mo><mn>...</mn><mo>+</mo><mfrac><mn>1</mn><msub><mi>a</mi><mn>18</mn></msub></mfrac><mo>&CenterDot;</mo><msub><mi>s</mi><mn>8</mn></msub><mrow><mo>(</mo><mrow><mi>t</mi><mo>-</mo><mfrac><msub><mi>a</mi><mn>18</mn></msub><mi>v</mi></mfrac></mrow><mo>)</mo></mrow><mo>+</mo><msub><mi>&eta;</mi><mn>1</mn></msub><mrow><mo>(</mo><mi>t</mi><mo>)</mo></mrow></mrow></mtd></mtr><mtr><mtd><mrow><msub><mi>x</mi><mn>2</mn></msub><mrow><mo>(</mo><mi>t</mi><mo>)</mo></mrow><mo>=</mo><mfrac><mn>1</mn><msub><mi>a</mi><mn>21</mn></msub></mfrac><mo>&CenterDot;</mo><msub><mi>s</mi><mn>1</mn></msub><mrow><mo>(</mo><mrow><mi>t</mi><mo>-</mo><mfrac><msub><mi>a</mi><mn>21</mn></msub><mi>v</mi></mfrac></mrow><mo>)</mo></mrow><mo>+</mo><mfrac><mn>1</mn><msub><mi>a</mi><mn>22</mn></msub></mfrac><mo>&CenterDot;</mo><msub><mi>s</mi><mn>2</mn></msub><mrow><mo>(</mo><mrow><mi>t</mi><mo>-</mo><mfrac><msub><mi>a</mi><mn>22</mn></msub><mi>v</mi></mfrac></mrow><mo>)</mo></mrow><mo>+</mo><mn>...</mn><mo>+</mo><mfrac><mn>1</mn><msub><mi>a</mi><mn>28</mn></msub></mfrac><mo>&CenterDot;</mo><msub><mi>s</mi><mn>8</mn></msub><mrow><mo>(</mo><mrow><mi>t</mi><mo>-</mo><mfrac><msub><mi>a</mi><mn>28</mn></msub><mi>v</mi></mfrac></mrow><mo>)</mo></mrow><mo>+</mo><msub><mi>&eta;</mi><mn>2</mn></msub><mrow><mo>(</mo><mi>t</mi><mo>)</mo></mrow></mrow></mtd></mtr><mtr><mtd><mtable><mtr><mtd><mo>.</mo></mtd></mtr><mtr><mtd><mo>.</mo></mtd></mtr><mtr><mtd><mo>.</mo></mtd></mtr></mtable></mtd></mtr><mtr><mtd><mrow><msub><mi>x</mi><mn>8</mn></msub><mrow><mo>(</mo><mi>t</mi><mo>)</mo></mrow><mo>=</mo><mfrac><mn>1</mn><msub><mi>a</mi><mn>81</mn></msub></mfrac><mo>&CenterDot;</mo><msub><mi>s</mi><mn>1</mn></msub><mrow><mo>(</mo><mrow><mi>t</mi><mo>-</mo><mfrac><msub><mi>a</mi><mn>81</mn></msub><mi>v</mi></mfrac></mrow><mo>)</mo></mrow><mo>+</mo><mfrac><mn>1</mn><msub><mi>a</mi><mn>82</mn></msub></mfrac><mo>&CenterDot;</mo><msub><mi>s</mi><mn>2</mn></msub><mrow><mo>(</mo><mrow><mi>t</mi><mo>-</mo><mfrac><msub><mi>a</mi><mn>82</mn></msub><mi>v</mi></mfrac></mrow><mo>)</mo></mrow><mo>+</mo><mn>...</mn><mo>+</mo><mfrac><mn>1</mn><msub><mi>a</mi><mn>88</mn></msub></mfrac><mo>&CenterDot;</mo><msub><mi>s</mi><mn>8</mn></msub><mrow><mo>(</mo><mrow><mi>t</mi><mo>-</mo><mfrac><msub><mi>a</mi><mn>88</mn></msub><mi>v</mi></mfrac></mrow><mo>)</mo></mrow><mo>+</m</div> 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href="/patent/97182031.7/">声音编码装置、声音译码装置及声音编码译码装置、以及声音编码方法、声音译码方法及声音编码译码方法</a></li> </ul> </div> <div class="content-list"> <div class="header"> <div class="header-title"><a href="/patent/list.html?kw=%e9%ba%a6%e5%85%8b%e9%a3%8e%e9%98%b5%e5%88%97 ">麦克风阵列 相关专利</a></div> <hr /> </div> <ul> <li><a href="/patent/200810099727.4/">虚拟麦克风模拟器与方法</a></li> <li><a href="/patent/201110043979.7/">阵列麦克风的测试方法、系统及转动装置</a></li> <li><a href="/patent/201280077799.3/">用于麦克风阵列校正的方法、装置和系统</a></li> <li><a href="/patent/201610535135.7/">分布式麦克风阵列及其适用的声源定位系统</a></li> <li><a href="/patent/201620716980.X/">分布式麦克风阵列及其适用的声源定位系统</a></li> <li><a href="/patent/201821126554.6/">3D全息声音麦克风阵列支架</a></li> <li><a href="/patent/201910409461.7/">用于定向监听通信的智能麦克风阵列模块</a></li> <li><a href="/patent/201910596476.9/">一种麦克风阵列音频信号自适应处理方法、装置及介质</a></li> <li><a href="/patent/201910913709.3/">麦克风监控方法及装置</a></li> <li><a href="/patent/202010047681.2/">麦克风阵列的相位测试系统、方法、装置、设备及介质</a></li> </ul> </div> <div class="content-list"> <div 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href="/patent/200780028372.3/">用于在与耳机组件耦合的便携式移动通信设备中消除噪声的系统和方法以及相应的计算机程序产品</a></li> <li><a href="/patent/200920119465.3/">基于Zigbee技术的无线环境噪声处理模块及其监测节点、监测系统</a></li> <li><a href="/patent/201210043129.1/">环境噪声源智能监督管理系统</a></li> <li><a href="/patent/201310234588.2/">环境噪声可变励磁检测估计方法</a></li> <li><a href="/patent/201510817974.3/">一种基于飞行器的环境噪声探测定位方法</a></li> <li><a href="/patent/201520750089.3/">医院用噪声监控系统</a></li> <li><a href="/patent/201610217584.7/">一种在听音乐状态下提示环境危机声音的耳机</a></li> <li><a href="/patent/201780056763.X/">耳机的有源噪声消除系统</a></li> <li><a href="/patent/201811229021.5/">一种空调的控制器、一种空调的控制方法及一种空调</a></li> <li><a href="/patent/201910935409.5/">噪声处理方法及装置、空调器</a></li> </ul> </div> </div> </div> </div> <input type="hidden" id="hid_id" /> <script type="text/javascript"> /* <![CDATA[ */ var pat_ajax_url = "/down/check.html"; var wppay_ajax_url = "/pay/down"; var pnum = "201410249428.X"; var openNo = "CN104053107B"; var op = "20180605"; var y = "2018"; /* */
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