[发明专利]面向麦克风阵列的声学回声消除方法及装置

权利要求书

1.一种面向麦克风阵列的声学回声消除方法，其特征在于：

麦克风阵列实时采集近端信号和回声信号数据；

选取其中一个麦克风采集的麦克风通道信号，根据自适应滤波思想和独立成分分析算法构建初始化模型，根据所述初始化模型建立回声消除模型对所述麦克风通道信号进行回声消除；根据初始回声消除模型以及单通道的滤波器系数去构建麦克风阵列中其他麦克风的回声消除估计模型进行回声消除；

所述麦克风通道包括所述麦克风收集的近端信号和回声信号；

具体包括：S1、设所测得的远端信号为设麦克风阵列采集的信号D_k为：

其中，m表示在麦克风结构上布置的声传感器个数，k表示时域采样点个数，1≤j≤m；1≤i≤k；

S2、设近端语音信号为回声信号为故第j个麦克风通道信号、近端信号、回声信号满足如下关系：

S3、设远端信号经空间传播的脉冲响应为故回声信号与远端信号的关系为：

S4、设估计的回声信号为估计的自适应滤波系数为故带估的回声信号与远端信号关系和控制自适应滤波收敛的误差信号关系为：

S5、基于ICA思想，构建声学回声消除ICA模型，模型方程可表示为：

其中，为所要求的原信号，为观测向量，为混合矩阵；

S6、根据S5可建立分离原始信号的方程，可表示如下：

其中，是非0标量，得到

S7、采用Fast ICA方法来求解以分离目标语音，具体步骤如下：

(a)对观测数据矩阵进行均值化；

(b)设白化观测数据矩阵x(Z＝vx)，其中v＝D^-1/2E^T为白化矩阵，D、E分别为观测数据矩阵x的协方差矩阵对应的特征值和特征向量；

(c)选定ICA待分离的成分数目，并置计数器l＝1；

(d)设置初始随机权系数

(e)更新求解

(f)去相关：

(g)归一化权系数：

(h)如果不收敛返回步骤(e)；

(i)迭代l＝l+1，如果l≤m，返回步骤(d)；

S8、对于第j+1个通道，利用S07求得的权系数去近似求其他通道的回声消除，其方程如下：得到其他麦克风通道信号中的近端信号的估计计算公式如下:

2.一种面向麦克风阵列的声学回声消除装置，其特征在于：包括中央处理模块、采集模块、存储模块、电源模块、上位机通讯模块、复位模块和键控模块，所述中央处理模块用于控制所述采集模块和处理所述采集模块采集的信号，所述存储模块用于存储所述中央处理模块 输入所述存储模块的信号以及所述存储模块向所述中央处理模块输出的信号，所述上位机通讯模块用于处理经所述中央处理模块处理的信号并控制所述中央处理模块，所述复位模块用于控制所述中央处理模块的复位，所述键控模块用于向所述中央处理模块输入参数，采用权利要求1所述的一种面向麦克风阵列的声学回声消除方法消除回声。

3.根据权利要求2所述的面向麦克风阵列的声学回声消除装置，其特征在于：所述中央处理模块为基于ARM核和DSP核的OMAP双核处理器，所述采集模块为麦克风阵列数据采集模块。

4.根据权利要求3所述的面向麦克风阵列的声学回声消除装置，其特征在于：所述上位机通讯模块还包括用于进行语音识别的云端服务器。