一種近場徑向干擾源抑制算法及其球麥克風(fēng)陣列語音采集裝置，當(dāng)期望源位于近場且期望源和干擾源的來波方向和頻率相同時(shí)利用空間徑向抵消濾波算法有效抑制干擾，該球麥克風(fēng)陣列語音采集裝置采用拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)為正十二面體的球麥克風(fēng)陣列，陣列冗余度小，設(shè)計(jì)、計(jì)算簡單，同時(shí)可精確確定麥克風(fēng)在球面上的位置，不會(huì)產(chǎn)生位置誤差。
【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
本專利技術(shù)涉及ー種近場徑向干擾源抑制算法及其球麥克風(fēng)陣列語音采集裝置。
技術(shù)介紹
在實(shí)際復(fù)雜的聲學(xué)環(huán)境下，麥克風(fēng)拾取的語音信號(hào)不可避免地會(huì)受到房間混響、噪聲以及其他說話人的干擾，即麥克風(fēng)接收信號(hào)為帶噪語音，這樣不僅影響語音質(zhì)量，還會(huì)使許多語音處理系統(tǒng)的性能急劇惡化。因此，需要對麥克風(fēng)拾取的語音信號(hào)進(jìn)行有效的噪聲抑制，減小干擾因素對語音信號(hào)的影響，以增強(qiáng)語音信號(hào)質(zhì)量，有效地改善語音處理系統(tǒng)的性能。與單麥克風(fēng)相比，麥克風(fēng)陣列融合了語音信號(hào)的空時(shí)信息，具有靈活的波束控制、較高的空間分辨率、較高的信號(hào)増益與較強(qiáng)的抗干擾能力等特點(diǎn)，已成為智能通信系統(tǒng)中 捕捉說話人語音、改善語音質(zhì)量的重要手段。目前，麥克風(fēng)陣列技術(shù)已廣泛應(yīng)用于車載語音系統(tǒng)、語音識(shí)別系統(tǒng)、助聽器和視頻會(huì)議等各種語音通信領(lǐng)域中。常見麥克風(fēng)陣列的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)主要包括線性陣列、平面陣列和球形陣列。在以上三種陣列形式中，球麥克風(fēng)陣列(由多個(gè)麥克風(fēng)按照不同的分布情況布置于同一個(gè)球面上)物理結(jié)構(gòu)上具有全向旋轉(zhuǎn)對稱性，且當(dāng)空間信號(hào)源進(jìn)行任意方向的旋轉(zhuǎn)移動(dòng)時(shí)，不影響陣列的整體輸出，所以能夠更好地應(yīng)用于三維空間波束形成、聲源定位、噪聲控制以及聲場空間特性分析等領(lǐng)域。實(shí)際應(yīng)用球麥克風(fēng)陣列進(jìn)行聲源信號(hào)采集時(shí)，不可能使用大量麥克風(fēng)覆蓋整個(gè)球面。因此，需要選擇有限數(shù)目的麥克風(fēng)以一定方式對聲源信號(hào)進(jìn)行采樣。空間采樣和時(shí)域采樣相似，為避免空間信號(hào)發(fā)生混疊，需要滿足有限的帶寬(有限的諧波階數(shù)N)。球面空間采樣主要有三種形式，分別為等角度采樣、高斯采樣和均勻采樣。其中，等角度采樣需要不少于40V+1)2個(gè)采樣點(diǎn)，采樣點(diǎn)具有規(guī)則的角度差異，這種采樣需要大量的采樣點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)起來非常困難；高斯采樣需要的采樣點(diǎn)數(shù)至少為2 (N+1)2個(gè)，同時(shí)存在很大的陣列冗余；均勻采樣令每兩個(gè)采樣點(diǎn)之間的距離均相等，要求采樣點(diǎn)至少為(N+1)2個(gè)。與前兩種采樣方式相比，當(dāng)麥克風(fēng)陣列采用均勻采樣時(shí)，所需采樣點(diǎn)麥克風(fēng)最少，實(shí)現(xiàn)起來最方便，也比較廣泛。當(dāng)采用均勻采樣時(shí)，如果陣列階數(shù)較小，采樣點(diǎn)過少，則陣列系統(tǒng)的分辨性能較差；若陣列階數(shù)較大，陣列系統(tǒng)的分辨性能雖然有所提高，但由于所需麥克風(fēng)數(shù)目過多，帶來設(shè)計(jì)方面的復(fù)雜性，麥克風(fēng)在球面的位置難以確定，容易產(chǎn)生位置誤差，同時(shí)對數(shù)據(jù)采集設(shè)備的硬件配置要求過高，難以實(shí)現(xiàn)。在ー些近場環(huán)境中，麥克風(fēng)陣列采集空間源聲學(xué)信號(hào)，若期望源與干擾源同向，則普通陣列及其波束形成方法無法抑制掉干擾源、提取期望源，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)空間濾波，無法取得較好的語音增強(qiáng)效果。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
本專利技術(shù)所要解決的技術(shù)問題是提供ー種當(dāng)期望源位于近場且期望源和干擾源的來波方向和頻率相同時(shí)有效抑制干擾的近場徑向干擾源抑制算法及其球麥克風(fēng)陣列語音采集裝置，該采集裝置陣列冗余度小，設(shè)計(jì)、計(jì)算簡單，同時(shí)可精確確定麥克風(fēng)在球面上的位置，不會(huì)產(chǎn)生位置誤差。本專利技術(shù)的技術(shù)方案是 ー種近場徑向干擾源抑制算法，其特殊之處是，具體步驟包括 第一歩，利用球麥克風(fēng)陣列語音采集裝置采集期望源的聲壓信號(hào)，所述球麥克風(fēng)陣列語音采集裝置的麥克風(fēng)陣列的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)采用正十二面體，所述正十二面體的每個(gè)頂點(diǎn)處均設(shè)有一路麥克風(fēng)，利用基于球陣列的MUSIC算法和基于低頻不同模式差近場期望源距離估計(jì)算法估計(jì)出期望源的位置(し‘我)，rs表示期望源距球心距離，表示入射俯仰角，表不入射方位角； 第二步，將球麥克風(fēng)陣列接收到的聲壓信號(hào)進(jìn)行球傅里葉變換，聲壓的球傅里葉變換公式如下權(quán)利要求1.一種近場徑向干擾源抑制算法，其特征在于，包括如下具體步驟 第一步，利用球麥克風(fēng)陣列語音采集裝置采集期望源的聲壓信號(hào)，所述球麥克風(fēng)陣列語音采集裝置的麥克風(fēng)陣列的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)采用正十二面體，所述正十二面體的每個(gè)頂點(diǎn)處均設(shè)有一路麥克風(fēng)，利用基于球陣列的MUSic算法和基于低頻不同模式差近場期望源距離估計(jì)算法估計(jì)出期望源的位置(Α,θ,,φ,)，rs表示期望源距球心距離，^表示入射俯仰角，也表示入射方位角； 第二步，將球麥克風(fēng)陣列接收到的聲壓信號(hào)進(jìn)行球傅里葉變換，聲壓的球傅里葉變換公式如下2.一種用于如權(quán)利要求I所述的近場徑向干擾源抑制算法的球麥克風(fēng)陣列語音采集 裝置，包括承載球體、固定在承載球體上的麥克風(fēng)陣列、支撐承載球體井內(nèi)置麥克風(fēng)連接線的支架，其特征在干所述麥克風(fēng)陣列的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)采用正十二面體，所述正十二面體的每個(gè)頂點(diǎn)處均設(shè)有一路麥克風(fēng)。3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的球麥克風(fēng)陣列語音采集裝置，其特征在于所述承載球體的半徑 r=0. 05m 0. 5m。4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的球麥克風(fēng)陣列語音采集裝置，其特征在于所述支架由插裝在一起的上、下支架組成，所述上、下支架的連接處設(shè)有控制閥。全文摘要一種近場徑向干擾源抑制算法及其球麥克風(fēng)陣列語音采集裝置，當(dāng)期望源位于近場且期望源和干擾源的來波方向和頻率相同時(shí)利用空間徑向抵消濾波算法有效抑制干擾，該球麥克風(fēng)陣列語音采集裝置采用拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)為正十二面體的球麥克風(fēng)陣列，陣列冗余度小，設(shè)計(jì)、計(jì)算簡單，同時(shí)可精確確定麥克風(fēng)在球面上的位置，不會(huì)產(chǎn)生位置誤差。文檔編號(hào)G06F19/00GK102855409SQ201210350168公開日2013年1月2日 申請日期2012年9月20日 優(yōu)先權(quán)日2012年9月20日專利技術(shù)者王冬霞, 程宗明, 郭慶龍 申請人:遼寧工業(yè)大學(xué)本文檔來自技高網(wǎng)...
【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
一種近場徑向干擾源抑制算法，其特征在于，包括如下具體步驟：第一步，利用球麥克風(fēng)陣列語音采集裝置采集期望源的聲壓信號(hào)，所述球麥克風(fēng)陣列語音采集裝置的麥克風(fēng)陣列的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)采用正十二面體，所述正十二面體的每個(gè)頂點(diǎn)處均設(shè)有一路麥克風(fēng)，利用基于球陣列的MUSIC算法和基于低頻不同模式差近場期望源距離估計(jì)算法估計(jì)出期望源的位置？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？,rs表示期望源距球心距離，θs表示入射俯仰角，φs表示入射方位角；第二步，將球麥克風(fēng)陣列接收到的聲壓信號(hào)進(jìn)行球傅里葉變換，聲壓的球傅里葉變換公式如下：上式中表示聲壓的球傅里葉變換系數(shù)，為與采樣方案相關(guān)的權(quán)值參數(shù)，？J表示球陣列所含的陣元數(shù)，表示第j個(gè)麥克風(fēng)所采集的聲壓，為第j個(gè)麥克風(fēng)在球陣表面所處的位置，和分別表示球坐標(biāo)的俯仰角和方位角，表示n階m度的球諧函數(shù)，為復(fù)數(shù)共軛運(yùn)算符；第三步，根據(jù)第一步所估計(jì)出的期望源位置，對徑向陷波濾波器和多爾夫？切比雪夫徑向?yàn)V波器進(jìn)行設(shè)計(jì)，得到兩個(gè)波束形成系數(shù)dn1(k)和dn2(k)，相應(yīng)濾波器的陣列權(quán)值分別為和，陣列權(quán)值按照以下公式計(jì)算為：其中(g？=？1,？2)，控制空間濾波器的徑向行為和波束圖，表示陣列的指向方向，由陣列邊界決定，即為球漢克爾函數(shù)，可表示球面波前的徑向衰減，為球貝塞爾函數(shù)；第四步，空間徑向抵消濾波器的主支路利用多爾夫？切比雪夫徑向?yàn)V波器對信號(hào)初步處理，抑制一部分噪聲和干擾，輔支路用徑向陷波濾波器對信號(hào)進(jìn)行處理，完全抑制掉期望信號(hào)保留噪聲和干擾，兩支路輸出結(jié)果分別為和，分別為：第五步，將兩支路的輸出結(jié)果進(jìn)行加權(quán)求和，得到空間徑向抵消濾波器的輸出為：式中的為利用自適應(yīng)算法得出的最優(yōu)權(quán)值。61469dest_path_image001.jpg,91742dest_path_image002.jpg,187874dest_path_image003.jpg,712528dest_path_image004.jpg,640032dest_path_image005.jpg,778890dest_path_image006.jpg,169508dest_path_image007.jpg,684803dest_path_image008.jpg,404497dest_path_image009.jpg,776572dest_path_image010.jpg,847297dest_path_image001.jpg,713753dest_path_image011.jpg,553533dest_path_image012.jpg,96509dest_path_image013.jpg,654530dest_path_image014.jpg,246048dest_path_image015.jpg,753384dest_path_image016.jpg,670524dest_path_image017.jpg,512578dest_path_image018.jpg,535209dest_path_image020.jpg,357672dest_path_image021.jpg,624705dest_path_image022.jpg,885922dest_path_image023.jpg,554801dest_path_image024.jpg,361214dest_path_image025.jpg,115543dest_path_image026.jpg...
【技術(shù)特征摘要】
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：王冬霞，程宗明，郭慶龍，
申請(專利權(quán))人：遼寧工業(yè)大學(xué)，
類型：發(fā)明
國別省市：
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