[发明专利]一种基于空间预测的回声消除方法及装置

说明书

一种基于空间预测的回声消除方法及装置，回声消除方法包括如下步骤：S1.分别获取模拟麦克风信号和模拟参考信号，并利用ADC分别转化为数字麦克风信号和数字参考信号；S2.通过短时傅里叶变换将接收的数字麦克风信号和数字参考信号每个声道的时域信号分解成k个频带的频域信号；S3.对参考频域信号进行空间预测缓存；S4.以空间预测滤波器对参考频域信号进行滤波，并对时域麦克风信号进行回波滤除。本发明与传统的回声消除方法相比，本发明方案利用基于空间预测的回声消除算法，提高语音信噪比，提升语音交互质量。

技术领域

本发明属于语音识别技术领域，具体涉及一种基于空间预测的回声消除方法及装置。

背景技术

近年来，人机语音交互对人工智能技术和物联网在实际应用中的落地融合起着重要的作用，然而复杂的声学应用环境中给语音交互带来了挑战，尤其针对具有扬声器和麦克风的音频系统，声学回声会极大的影响语音交互体验质量。如何更好的进行回声消除，是提升语音交互质量的关键问题。

目前常用的回声消除方法主流一般采用时域或频域的自适应滤波器对当前帧信号进行回声消除，该类方法具有一定的有效性，但忽略了麦克风采集的扬声器信号和原参考信号的强线性相关性，实际应用过程中往往会产生影响语音交互质量的回声残留；同时还有另一类基于深度神经网络的回声消除方法，该类方法在合适的应用环境下抑制效果上有较大提升，但该类方法对训练样本要求较高，其实际落地受限于产品对算力、成本的严苛要求。

发明内容

为克服现有回声消除方法存在的缺陷，本发明公开了一种基于空间预测的回声消除方法及装置。

本发明所述基于空间预测的回声消除方法，包括如下步骤：

S1.分别获取模拟麦克风信号和模拟参考信号，并利用ADC分别转化为数字麦克风信号和数字参考信号，ADC为模数转换器；

其中模拟麦克风信号是喇叭发出后并被麦克风接收的电学信号，模拟参考信号是被喇叭发出前的电学信号；

S2.通过短时傅里叶变换将接收的数字麦克风信号和数字参考信号每个声道的时域信号分解成k个频点的频域信号；即将数字麦克风信号的当前帧l的时域麦克风信号，转换成麦克风频域信号；

将接收的数字参考信号的时域参考信号转换成参考频域信号；其中N 表示产生数字麦克风信号的麦克风阵列的麦克风个数，Q表示数字参考信号通道数；

S3.对参考频域信号进行空间预测缓存：

对第q个参考通道当前第l帧之前的Lp帧的参考频域信号进行存储，Lp为线性预测长度；

S4. 以空间预测滤波器对缓存的Lp帧参考频域信号进行滤波，并对麦克风频域信号进行回波滤除，具体为：

其中，为第l帧第k个频点经过回声消除器滤除后的目标语音频域信号；表示步骤S2得到麦克风采集的频域信号中第l帧第k个频点的麦克风频域信号，表示步骤S2得到的参考频域信号中第l帧第k个频点的参考频域信号向量矩阵；

为第l帧第k个频点的空间预测滤波器，；表示第l帧第k个频点参考频域信号自相关矩阵的逆矩阵，表示第l帧第k个频点参考频域信号和麦克风频域信号的互相关矩阵。

优选的：还包括步骤S5.对经过回声消除器滤除后的目标语音频域信号中存在的非线性回声和系统噪声进行抑制，抑制后再转化为时域信号。

本发明还公开了一种基于空间预测的回声消除装置，包括第一时域频域转换支路和第二时域频域转换支路，均由ADC及与其连接的时域频域转换模块组成，所述第一时域频域转换支路与空间预测滤波器连接，所述第二时域频域转换支路通过参考信号空间预测缓存与空间预测滤波器连接；

所述空间预测滤波器；

表示第l帧第k个频点参考频域信号自相关矩阵的逆矩阵，表示第l帧第k个频点参考频域信号和麦克风频域信号的互相关矩阵；

所述空间预测滤波器还连接有回声消除器。