[发明专利]大距离麦克风阵列噪声消除的方法和噪声消除系统

说明书

技术领域

本发明涉及信号处理领域，尤其涉及一种噪声消除的技术。

背景技术

噪声消除的方法主要分为单麦克风去噪方法和多麦克风(麦克风阵列)去噪方法。

单麦克风去噪方法在特定的应用场景中可以取得较好的效果，算法一般都是利用目标语音和噪声成分在时-频域上的区别(如一般认为噪声信号的特性变化相对语音信号来说较为缓慢)，来进行噪声消除，因此适合消除稳态噪声。相对于单麦克风去噪方法，多麦克算法主要利用了目标声源和噪声源在空间域上的差别(如各声源到麦克风的距离和方向不同)，来进行信号分离，从而实现消除噪声。

根据多麦克风设置的位置和数量不同，多麦克风(麦克风阵列)去噪方法有多种，其中采用大距离双麦克风去噪方法的噪声消除系统的工作原理如图1所示，可以看出，波束形成单元的输入为两个麦克风MIC1和MIC2采集到的信号X1(k)和X2(k)，通过波束形成算法，产生空间分离的两路输出信号，一路增强了目标语音信号，如图中的d(k)，另一路消弱了目标语音信号u(k)，主要包含噪声。自适应滤波器的输入信号为波束形成单元进行空间分离后的两路信号d(k)和u(k)，自适应滤波器利用u(k)去除d(k)中的噪声成分，得到消除噪声后的信号S(k)。

现有的大距离双麦克风去噪方法仅采用一定的波束形成和自适应滤波方法，噪声消除的效果并不理想。要提高噪声消除效果，必须增加麦克风数量，以便利用麦克风阵列的特点，采用更加复杂的波束形成方法，来提高信噪比。

发明内容

本发明实施例提供一种大距离麦克风阵列噪声消除的方法和噪声消除系统，能够在不增加麦克风数量的前提下，大大提高噪声消除的能力。

本发明实施例通过如下技术方案实现：

本发明实施例提供一种大距离麦克风阵列噪声消除的方法，所述方法包括：

对两个麦克风采集到的信号进行波束形成处理，得到增强后的目标语音信号和消弱后的目标语音信号；以及，检测两个麦克风采集到的信号中是否存在目标语音信号；

利用目标语音信号的检测结果控制自适应滤波系数的更新，根据经过控制的自适应滤波系数，对所得到的增强后的目标语音信号和消弱后的目标语音信号，进行自适应滤波处理。

其中，所述检测两个麦克风采集到的信号中是否存在目标语音信号，包括：

将两个麦克风采集到的信号的短时平均幅值与设定的噪声电平进行比较，根据比较结果确定出两个麦克风采集到的信号是否有声；

当确定出两个麦克风采集到的信号同时有声时，计算所述信号的归一化互相关值；将所述信号的归一化互相关值与设定的电平阈值进行比较，并根据比较结果确定两个麦克风采集到的信号中是否存在目标语音信号。

其中，在检测两个麦克风采集到的信号中是否存在目标语音信号之前，所述方法还包括：

根据声音在空气中传播的速度、麦克风阵列中两个麦克风的间距，确定出带通滤波器的中心频率；

根据所述中心频率选择相应的带通滤波器，并利用所述带通滤波器，对两个麦克风采集到的信号，进行带通滤波处理。

其中，利用检测结果控制自适应滤波系数的更新，包括：

当检测结果中不存在目标语音时，则启动自适应滤波系数的更新；或者，

当检测结果中存在目标语音时，则禁止自适应滤波系数的更新。

其中，所述方法还包括：

利用检测到的目标语音信号的归一化互相关值，对语音存在概率进行加权处理；

根据经过加权处理后得到的语音存在概率、噪声方差、语音方差、语音不存在时的增益值，计算自适应滤波处理后得到的信号的频谱分量的幅度增益值；

根据计算得到的频谱分量的幅度增益值，对经过自适应滤波处理后的目标语音信号，进行单通道语音增强处理，得到增强后的目标语音信号。

其中，所述方法还包括：

根据目标语音信号的检测结果，对经过单通道语音增强处理得到的增强目标语音信号，进行自动增益控制。

其中，所述方法还包括：

根据目标语音信号的检测结果，对经过自适应滤波处理得到的目标语音信号，进行自动增益控制。

其中，所述根据目标语音信号的检测结果，对目标语音信号，进行自动增益控制，包括：

根据目标语音信号的检测结果，确定目标语音信号的即时增益；

对所述目标语音信号的即时增益，进行帧间平滑处理。

其中，所述根据目标语音信号的检测结果，对目标语音信号，进行自动增益控制，还包括：

对经过帧间平滑处理得到的目标语音信号，进行帧内平滑处理。