[发明专利]基于协同非线性自适应滤波的麦克风阵列语音增强方法

摘要

本发明涉及基于协同非线性自适应滤波的麦克风阵列语音增强方法，具体步骤为：(1)将带噪语音信号输入麦克风阵列，麦克风阵列对接收到的带噪语音信号进行时延估计和时延补偿，得到对齐后的带噪语音信号；(2)将对齐后的带噪语音信号分成两部分进行处理，一部分利用线性滤波器通过LMP自适应算法进行处理；(3)另一部分经过非线性滤波器的进行处理；(4)麦克风阵列语音输出取决于分别经过线性滤波器和非线性滤波器的语音输出。本发明提出的基于协同非线性自适应滤波技术的麦克风阵列语音增强方法，通过线性滤波器与非线性滤波器相结合，对语音信号的输出进行协同调节，从而最大程度的滤除噪声干扰信号，实现对语音信号进行自适应语音增强。

主权项

1.基于协同非线性自适应滤波的麦克风阵列语音增强方法，其特征在于：具体包括以下步骤：/n(1)将带噪语音信号为X(n)＝A(θ)S(n)+N(n)输入麦克风阵列，麦克风阵列对接收到的带噪语音信号进行时延估计和时延补偿，使各个麦克风通道中的信号在时间上是一致的，经过延时估计和延时补偿对齐后的各麦克风通道的带噪语音信号分别为x₀(n)、x₁(n)、……、x_M-1(n)，定义对齐后的带噪语音信号为：X(n)＝[x₀(n)，x₁(n)，...，x_M-1(n)]^T，其中M为麦克风个数；/n(2)将步骤(1)中对齐后的带噪语音信号X(n)＝[x₀(n),x₁(n),...,x_M-1(n)]^T分成两部分进行处理，一部分利用线性滤波器通过LMP自适应算法对带噪信号的权值进行更新，再使用最速梯度下降法，将LMP自适应算法误差统计平均值用误差的瞬时值代替，可获得瞬时梯度估计为：/n 经过线性滤波器降噪后的语音输出信号为：y_l(n)＝W_l^T(n)X(n)其中W_l＝[w_l0,w_l1,...,w_lM-1]；/n(3)另一部分的带噪语音信号先通过三角函数扩展进行展开得到函数链接的集其中Q是函数链接的数量，X(n)的每个元素作为参数传递给选定的函数集Φ，从而产生一个子向量g_i,n,子向量表示为：/n /n扩展缓冲区g_n表示为：/n /n所述扩展缓冲区是子向量的串联，每个子向量表示为g_m(n)，m＝0,1,...,M_e-1，M_e≥M是扩展缓冲区的长度；/n使用输入缓冲器的第i个样本的三角扩展的一组通用函数链接为：/n /n其中p＝1,...,P是扩展指数，P是扩展阶数，j＝0,...,M-1是函数链接指数，滤波器的权重向量表示为：/n /n权系数利用递推公式进行更新：/nW_f(n+1)＝W_f(n)+2μe_f(n)X(n)，/n非线性滤波器的误差信号为：/n /n经过非线性滤波器的语音输出信号为：/n(4)麦克风阵列语音输出y(n)取决于分别经过线性滤波器和非线性滤波器的语音输出，即y(n)＝y_l(n)+λ(n)y_f(n)，根据步骤(2)和(3)可得：/n W_l∈R^M＝[w_l0(n),w_l1(n),...,w_lM-1(n)]^T/n /n其中，λ(n)是非线性滤波器的收缩参数，它可以保持或删除非线性滤波器的输出，通过非线性部分的误差信号的调整，可以调整收缩或混合参数，通过S形函数进行调整，从而完成通过麦克风阵列的带噪语音增强。/n