[发明专利]一种分布式麦克风阵列拾音系统及方法

说明书

本发明公开了一种分布式麦克风阵列拾音系统及方法，用于拾取声音信息来控制设备，解决了现有的语音助手拾音效果差，且设备均与麦克风拾音模块及语音助手绑定在一起而造成了资源浪费的问题，包括：分布式麦克风阵列，用于在室内收集声音信息；声源定位处理模块，用于定位说话人发出声音信息的声源位置；语音处理模块，用于根据声源位置及分布式麦克风阵列收集的声音信息进行处理；麦克风数据采集模块，用于采集分布式麦克风阵列发射的信号，并将分布式麦克风阵列发射的信号同步到一个数据采集终端；本系统拾音效果好，并能通过语音信息控制多个设备，而不必为每个设备配套安装独立的语音拾取模块及语音助手，从而减少了资源的浪费。

技术领域

本发明涉及语音识别技术领域，尤其涉及一种分布式麦克风阵列拾音系统及方法。

背景技术

随着人工智能技术的发展，通过人机交互的方式来控制设备的技术也越来越普遍，而在人机交互技术中，通过语音控制设备的技术得到了广泛的应用，而在智能家居等应用场景中，语音助手几乎成了未来发展的标准配置。

然而，想要设备拥有类似人类的听觉能力并不容易，除了后端的语音识别、语义理解等诸多环节外，第一步就是要让设备获取清晰的语音信号，即让设备听得更清楚。

现有的设备配备的语音助手，安装位置比较局限只有一个点，对于较远距离的拾音效果较差，而且现有的设备均与语音助手绑定在一起，当一个房间中放置了多台设备时，就需要配置多个语音助手，因此造成了资源的浪费。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种分布式麦克风阵列拾音系统及方法，旨在解决现有技术中的语音助手拾音效果差，且设备均与语音助手绑定在一起而造成了资源浪费的技术问题。

为实现上述目的，本发明第一方面提供一种分布式麦克风阵列拾音系统，包括：分布式麦克风阵列，用于在室内收集声音信息；声源定位处理模块，用于定位说话人发出声音信息的声源位置；语音处理模块，用于根据声源位置及分布式麦克风阵列收集的声音信息进行处理，得到干净平滑的语音信号；麦克风数据采集模块，用于采集所述分布式麦克风阵列经过语音处理模块处理后发射的信号，并将所述分布式麦克风阵列发射的信号同步到一个数据采集终端，所述数据采集终端通过分布式麦克风阵列发射的信号控制设备。

进一步地，所述分布式麦克风阵列包括设置在室内屋顶和四面墙壁上安装的麦克风；通过调整各个麦克风的位置，使得所述墙壁上设置的麦克风和屋顶上设置的麦克风相互连线在空间上呈现四棱锥体的形状。

进一步地，所述声源定位处理模块包括：麦克风坐标确定单元，用于设定所述分布式麦克风阵列内其中一个参考麦克风的三维坐标，并根据设定的所述三维坐标设定三维坐标系及所述分布式麦克风阵列内其他麦克风的三维坐标；时延估计单元，用于根据麦克风接收到的信号的互相关函数估算出各个麦克风相对于参考麦克风的时间延迟；声源位置坐标确定单元，用于根据声源到达各个麦克风之间的时间、延迟、声速以及各个麦克风的坐标计算声源位置的坐标。

进一步地，所述语音处理模块包括：降噪单元，用于将所述分布式麦克风阵列收集的声音信息进行降噪，得到干净的语音信号；加权平均单元，用于将各路麦克风信号进行延时对齐，进而对其进行加权平均，得到干净平滑的语音信号。

进一步地，所述降噪单元包括：主麦克风信号设定子单元，用于设定主麦克风的信号由人发出的语音信号及噪声信号组成；麦克风确定子单元，用于根据声源至各个麦克风的距离确定距离声源最近的麦克风为主麦克风，其余麦克风为副麦克风，并确定距离声源最远的麦克风为噪声信号参考麦克风；噪声估计子单元，用于使用噪声信号参考麦克风的初始无声段信号作为噪声估计，并将所述噪声估计作为所述分布式麦克风阵列的噪声信号；功率谱计算子单元，用于根据所述主麦克风信号设定子单元及所述噪声估计子单元计算所述主麦克风信号的功率谱；因子引入子单元，用于在所述功率谱计算子单元中引入过减因子及谱下限补偿因子；傅里叶反变换子单元，用于通过傅里叶反变换将引入了因子引入单元的功率谱计算子单元的信号变换为时域信号，从而得到干净的语音信号。