[发明专利]一种基于麦克风阵列的语音拾取系统和方法

权利要求书

1.一种基于麦克风阵列的语音拾取系统，其特征在于，包括：

由至少四个麦克风构成的麦克风阵列，用于对指定跟踪区域中的语音源方向进行跟踪，并对所述指定跟踪区域外的屏蔽噪声区域中的噪声进行抑制，输出至少四路音频信号；

预处理模块，用于对所述至少四路音频信号进行基于样本的噪声消除处理，得到第一音频信号；包括：通过麦克风对环境噪声进行取样；将取样得到的环境噪声作为信号处理电路的输入，信号处理电路中产生反向信号；通过信号处理电路中产生的反向信号对所述至少四路音频信号进行噪声消除处理，得到第一音频信号；

空间滤波器，用于基于所述指定跟踪区域和屏蔽噪声区域的音频信息，进行频谱分析，得到调制频谱信号；包括：通过至少四个麦克风的空间定位和拾音距离，确定指定跟踪区域和屏蔽噪声区域；分别获取指定跟踪区域和屏蔽噪声区域的音频；将获取的屏蔽噪声区域的音频作为噪声基准，计算出相差180°的频谱，并与获取的指定跟踪区域的音频进行叠加，得到回声消除和噪声抑制后的调制频谱信号；

时间-频率映射引擎，用于根据所述调制频谱信号，对所述第一音频信号进行线性处理和非线性处理，得到第二音频信号；并将第二音频信号转换回时域信号，作为干净的语音输出；其中，线性处理包括：指定增益比例的线性函数；非线性处理，包括：Volterra滤波处理。

2.根据权利要求1所述的基于麦克风阵列的语音拾取系统，其特征在于，还包括：

后处理器，用于对所述时间-频率映射引擎输出的语音进行幅值计算，将计算得到的幅值结果与预设阈值进行比较；当计算得到的幅值结果小于所述预设阈值时，对所述时间-频率映射引擎输出的语音进行增益后输出。

3.根据权利要求1所述的基于麦克风阵列的语音拾取系统，其特征在于，所述指定跟踪区域通过所述至少四个麦克风的拾音距离确定。

4.根据权利要求1所述的基于麦克风阵列的语音拾取系统，其特征在于，所述至少四个麦克风按照一定间隔、设置在同一直线上。

5.根据权利要求1所述的基于麦克风阵列的语音拾取系统，其特征在于，所述指定跟踪区域的角度可调节，角度调节范围为：0°～360°。

6.根据权利要求1所述的基于麦克风阵列的语音拾取系统，其特征在于，预处理模块，还用于对所述至少四路音频信号进行延时处理；其中，延时T_m的计算公式如下：

其中，r表示声源到第一个麦克风的距离，d表示各麦克风之间的间距，θ表示声源与第一个麦克风的连线与垂直轴之间的夹角，c表示声速，m表示第m个麦克风，m≥4。

7.一种基于麦克风阵列的语音拾取方法，其特征在于，包括：

选择至少四个麦克风，构成麦克风阵列；

通过所述麦克风阵列对指定跟踪区域中的语音源方向进行跟踪，并对所述指定跟踪区域外的屏蔽噪声区域中的噪声进行抑制，输出至少四路音频信号；

通过预处理模块，对所述至少四路音频信号进行基于样本的噪声消除处理，得到第一音频信号；包括：通过麦克风对环境噪声进行取样；将取样得到的环境噪声作为信号处理电路的输入，信号处理电路中产生反向信号；通过信号处理电路中产生的反向信号对所述至少四路音频信号进行噪声消除处理，得到第一音频信号；

通过空间滤波器，基于所述指定跟踪区域和屏蔽噪声区域的音频信息，进行频谱分析，得到调制频谱信号；包括：通过至少四个麦克风的空间定位和拾音距离，确定指定跟踪区域和屏蔽噪声区域；分别获取指定跟踪区域和屏蔽噪声区域的音频；将获取的屏蔽噪声区域的音频作为噪声基准，计算出相差180°的频谱，并与获取的指定跟踪区域的音频进行叠加，得到回声消除和噪声抑制后的调制频谱信号；

通过时间-频率映射引擎，根据所述调制频谱信号，对所述第一音频信号进行线性处理和非线性处理，得到第二音频信号；并将第二音频信号转换回时域信号，作为干净的语音输出；其中，线性处理包括：指定增益比例的线性函数；非线性处理，包括：Volterra滤波处理。