[发明专利]改进ACRANC与波束形成的微型阵列语音降噪方法

说明书

本发明公开了一种改进ACRANC与波束形成的微型阵列语音降噪方法，涉及语音信号处理技术领域，解决的技术问题是如何进一步提高ACRANC方法进行语音降的噪声抑制性能，包括以下步骤：（一）对ACRANC方法进行改进，具体分步骤如下：（1）通过多路自适应噪声抵消获得多路降噪后的畸变语音信号；（2）将多路畸变语音信号作为ACRANC系统中恢复滤波器的输入，从而获得降噪语音；（二）波束形成，具体分步骤如下：（1）建立多个改进ACRANC子系统以及自适应模式控制AMC子系统，获得多路降噪语音；（2）对多路降噪语音通过波束形成获得更好的降噪语音。本发明可使输出语音的效果更好，并进一步改善语音降噪效果。

技术领域

本发明涉及语音信号处理技术领域，尤其涉及一种改进ACRANC与波束形成的微型阵列语音降噪方法。

背景技术

语音降噪技术能有效提高语音质量和语音识别系统的识别率，微型阵列语音降噪技术是一种有效的语音降噪方法。微型麦克风阵是指阵列孔径很小的阵列，阵列孔径通常都在5厘米以内，而且阵元个数较少。由于微型阵列更易于嵌入多种应用设备，因此，具有广泛的应用价值。基于VAD(Voice Activity Detector)的广义旁瓣抵消(GeneralizedSidelobe Cancellation)方法(简记为VAD-GSC)是一种常用且有效的微型麦克风阵语音降噪方法。而阵列抗串扰自适应噪声抵消(Array Crosstalk Resistant Adaptive NoiseCancellation,简记为ACRANC)也是一种有效的微型麦克风阵语音降噪方法，而且ACRANC方法在许多场合，尤其是语音源距离阵列较近的场合，具有比VAD-GSC及其许多改进方法更好的降噪效果。

在ACRANC中，第二级滤波器的输入只有一路信号，该输入其实是一路畸变的语音信号，亦即第一级滤波器的输出，第二级滤波器的功能其实是通过畸变的语音信号恢复纯净语音信号，亦即使其输出接近主麦克风中的纯净语音信号。由于音频信号在实际环境中传播的复杂性以及ACRANC第一级滤波器对语音信号引起的畸变性，第二级滤波器恢复输出的语音效果仍有不足之处。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明所解决的技术问题是如何进一步提高ACRANC方法的噪声抑制性能。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是一种改进ACRANC与波束形成的微型阵列语音降噪方法，通过输入多路畸变语音输入到恢复滤波器并与DAS(Delay And Sum，延迟求和)波束形成相结合进行语音降噪，包括以下步骤：

(一)对ACRANC方法进行改进，具体分步骤如下：

(1)通过多路自适应噪声抵消获得多路降噪后的畸变语音信号，具体过程如下：

假设语音信号为s(k)，噪声信号为n(k)，它们通过多条路径分别到达麦克风M_i并转化成信号s_i(k)和n_i(k)；从语音源和噪声源到达麦克风M_i的传播冲激响应假设为h_si(k)和h_ni(k)；麦克风M_i实际拾取的信号表示为x_i(k)＝s_i(k)+n_i(k),其中i＝1,2,…N，k＝0,1,2,…，式中N表示阵列中麦克风的个数，k是离散时间序号，得出：

x_i(k)＝s_i(k)+n_i(k) (1)

s_i(k)＝h_si(k)*s(k)(2)

n_i(k)＝h_ni(k)*n(k)i＝1,2,…,N (3)

式中*是卷积运算符号；