[发明专利]一种基于双统计量的改进型双端检测装置及检测方法

说明书

本发明公开了一种基于双统计量的改进型双端检测装置及检测方法，属音频处理技术领域，检测装置包括麦克风、双端检测模块、自适应滤波模块、回声估计回路模块以及信号处理模块，双端检测模块信号输入端分别与麦克风的信号输出端及远端语音信号输出端连接，双端检测模块信号输出端分别与自适应滤波模块的信号输入端及信号处理模块的输出端连接，双端检测模块连接回声估计回路模块，回声估计回路模块的输入端连接远端语音信号输出端；本发明的检测方法能够显著提高DTD算法的检测灵敏度，具有计算复杂度低、系统鲁棒性好的特点。

技术领域

本发明涉及一种通讯音频的检测装置，更具体地说，尤其涉及一种基于双统计量的改进型双端检测装置；本发明还涉及该检测装置的检测方法。

背景技术

在实际通信的多数场合中，当远端语音信号传递到近端后，远端语音信号直接或者经过反射与近端通话者的有效语音信号一起被近端的麦克风采集然后又传递到远端，如果这个反射后的语音信号延迟超过了50ms或者其损耗低于45dB，处于远端的通话者就会听到自己的声音，从而产生声学回声现象。因此，为了保证通话过程中较好的通信质量，在语音通信系统中必须使用自适应回声抵消器(Acoustic Echo Canceller，以下简称“AEC”)。

AEC主要是解决声学回声现象，该技术的基本思想是利用远端信号与回声信号所具有的相关性，从而产生对回声信号的估计值，并从近端语音信号中将估计值减去，得到的这个差值信号(即误差)，再通过一定的准则更新自适应滤波器的系数从而得到最优解。由于滤波器只针对回声信号，因此当存在近端有效语音信号时，自适应滤波器的滤波输出与估计信号相减得到的差值信号并不是回声信号与回声估计信号的差值信号，在这种情况下如果对自适应滤波器系数进行更新，反而会使得滤波效果变差。因此，在存在近端通信的状态下，滤波器应该停止更新系数。

一般可以将通话状态分为三种情况：近端讲话状态、远端讲话状态和双端讲话状态，根据通话状态的不同来确定滤波器的工作模式。在近端讲话状态时，滤波器不进行滤波也不进行系数更新操作；在双端讲话状态时，滤波器只进行滤波；在远端讲话状态时，滤波器既需要滤波也需要对系数进行更新。而近端讲话状态对于实际的回声消除是没有意义的，因此可以只考虑区分双端讲话状态和非双端讲话状态这两种，此时就需要使用双端检测器(以下简称“DTD”)。

DTD的工作原理主要是在近端语音信号存在的情况下暂停滤波器的系数更新，保存该系数为前一状态时的值，这样就可以将近端语音信号从回声信号中区分出来。常见的双端发声检测算法有：能量比较法、双滤波器法、相关比较法等。这些算法的基本工作流程是：

(1)利用AEC系统中的各种信号，如误差信号，远端信号等，构造一个检测统计量ξ。

(2)将检测统计量ξ跟一个预设好的阈值T进行比较，根据比较结果判断语音通话状态。例如可以设置当ξT时则认为该状态是双端通话。

(3)若检测结果为双端通话，双端检测将会在一个时间段t内停止工作，同时滤波器在这个时段内也将停止系数更新操作。

(4)如果检测统计量ξ在超过t的时间段内都满足ξ≥T，则自适应滤波器持续更新，直到又检测到ξT。

一般的DTD的双端发声检测算法基本上都符合上述流程，区别点就在检测统计量ξ的构造方式以及判断阈值的设置上有所不同。能量比较法计算量比较小，但是很难选择合理的阈值T，一般只适用于相对固定的信道环境中；双滤波器法和相关比较法在性能上进行了一定的优化，但是计算量也相应的提高了。因此，亟待设计出一种能够有效检测出双端语音信号的检测方法，以降低计算复杂度、提高算法的灵敏度和系统的鲁棒性。

发明内容

本发明的前一目的在于提供一种基于双统计量的改进型双端检测装置，该检测装置能够有效检测出双端语音信号。本发明的后一目的在于提供该种装置的检测方法，该检测方法能够显著提高DTD算法的检测灵敏度，具有计算复杂度低、系统鲁棒性好的特点。