[发明专利]音频信号处理方法、系统、音频交互装置及计算机设备

说明书

本发明实施例公开了音频信号处理方法、系统、音频交互装置及计算机设备。该方法包括：对所获取音频输入信号中的回声信号进行回声消除，获得所述音频输入信号的音频残差信号；对所述音频残差信号中的噪声信号进行噪声消除，获得噪声消除后的音频增强信号；对所述音频增强信号进行残留噪声信号检测，如果所述音频增强信号中存在残留噪声信号，则对所述残留噪声信号进行过滤。利用该方法，能够去除音频交互时音频输入信号中的回声信号和环境噪声信号，同时实现了对残留噪声的检测及过滤，有效抑制了环境噪声对音频交互过程的影响，更好提升了音频交互过程中回声及噪声的消除效果，从而提高了音频交互装置对回声及噪声的消除性能。

技术领域

本发明实施例涉及音频信号处理技术领域，尤其涉及音频信号处理方法、系统、音频交互装置及计算机设备。

背景技术

对于具备语音交互功能的智能音频交互装置而言，其既可以通过麦克风接受用户的语音指令，又可以将反馈信息通过扬声器播报给用户。但是，扬声器播报给用户的声音也会同时作为声学回声再次被麦克风采集到，由此影响交互设备对用户语音的识别和理解，从而降低音频交互设备的工作性能。此外，在实际应用中，由于智能音频交互装置的硬件结构不同，麦克风和扬声器的距离和安装方式各异，系统应用的场所也多种多样，回声路径和回声的延时情况也会各有不同，这些因素都增加了回声消除问题的难度和复杂性。因此，如何有效消除音频交互时产生的声学回声成为技术人员需要解决的问题。

目前，一般采用自适应滤波的方法来解决回声消除问题，图1给出了现有的基于自适应滤波进行回声消除的基本原理图，具体地，由图1可以发现，扬声器信号x经过回声路径w形成回声信号y，该回声信号y和用户语音信号v一同被电子设备的扬声器采集形成扬声器信号d；图1中的自适应滤波器可以通过自适应更新其滤波器系数矢量以使不断的模拟和逼近回声路径w，并根据对输入的扬声器信号x进行处理，之后将输出的模拟回声信号从扬声器信号d中减去，最终得到误差信号e，该误差信号e中将主要包含用户语音信号v，其回声信号基本被消除。考虑到电子设备中实时的语音交互系统对语音 输入的延时有一定要求，因此，实现回声消除时会分段估计计算滤波器系数矢量，常用的计算方法是分段块频率域自适应滤波(Partitioned Block Frequency Domain Adaptive Filter，PBFDAF)算法。

基于PBFDAF算法的回声消除技术，在网络电话和网页实时通信中被证明能够有效的消除回声，改善话音通讯的质量，然而，在智能音频交互装置的回声消除上的表现却不尽如人意。首先，PBFDAF算法尽管可以降低扬声器产生的回声，但是对于同样会干扰智能语音交互的环境噪声，基本上没有效果；其次，由于使用环境和回声路径多变，语音交互情景各异等因素的影响，自适应滤波算法难以将滤波器的估计误差收敛到理想的情况，因此对回声及噪声的消除效果无法达到智能音频交互装置的要求。

发明内容

本发明实施例提供了音频信号处理方法、系统、音频交互装置及计算机设备，更好地抑制了环境噪声对智能音频交互装置的影响，提高了智能音频交互装置的噪声消除性能。

第一方面，本发明实施例提供了一种音频信号处理方法，包括：

对所获取音频输入信号中的回声信号进行回声消除，获得所述音频输入信号的音频残差信号；

对所述音频残差信号中的噪声信号进行噪声消除，获得噪声消除后的音频增强信号；

对所述音频增强信号进行残留噪声信号检测，如果所述音频增强信号中存在残留噪声信号，则对所述残留噪声信号进行过滤。

第二方面，本发明实施例提供了一种音频信号处理系统，包括：

回声信号消除模块，用于对所获取音频输入信号中的回声信号进行回声消除，获得所述音频输入信号的音频残差信号；

噪声信号消除模块，用于对所述音频残差信号中的噪声信号进行噪声消除，获得噪声消除后的音频增强信号；