[发明专利]一种回声消除方法

说明书

一种回声消除方法，包括如下步骤：S1.通过麦克风阵列获取数字麦克风信号和数字参考信号；S2.将数字时域信号转换成频域信号；S3.对参考频域信号进行线性预测缓存和非线性扩展得到参考频域信号矩阵；S4.计算自相关对角化矩阵；S5.计算每个频点的回声消除增益向量，并对步骤S2得到的麦克风频域信号进行回声消除；S6.输出最终输出频域信号转化为时域信号。本发明与传统的回声消除方法相比，本发明有利于改善系统非线性失真对处理效果的影响，从计算原理上节约资源消耗，处理后的语音信号信噪比得到了有效提升，进而提高了回声消除效果。

技术领域

本发明属于音频处理技术领域，具体涉及一种回声消除方法。

背景技术

在具有扬声器和麦克风的音频系统中，回声消除技术得到了广泛的应用，随着人工智能技术和物联网在飞速发展落地，实际的应用产品对回声消除的效果、算力、内存提出了更苛刻的要求。

一般常用的回声消除方法是通过自适应滤波器对回声通道进行估计，进而消除回声，该类方法的自适应滤波器若涉及求逆运算、非线性抑制往往会增大产品的硬件消耗；同时近年来出现了较多基于深度神经网络的回声消除方法，该类方法可进一步的提升回声消除的效果，对非线性失真、混响、环境噪音等问题上都有一定的处理效果，但考虑多样复杂的应用环境，训练集的筛选是一个挑战，会直接影响实际应用过程中的稳定性，同时基于深度学习的回声消除方法的算力、内存制约着其广泛应用。

发明内容

为克服现有技术存在的缺陷，本发明公开了一种回声消除方法。

本发明所述回声消除方法，包括如下步骤：

S1. 通过麦克风阵列获取模拟麦克风信号和模拟参考信号，将模拟麦克风信号和模拟参考信号转换成数字时域信号，分别获得数字麦克风信号和数字参考信号；

其中模拟麦克风信号是扬声器发出后并被麦克风接收后输出的电学信号，模拟参考信号是输入扬声器的电学信号；

S2. 采用短时傅里叶变换技术，将数字时域信号形式的数字麦克风信号和数字参考信号分别转换成麦克风频域信号和参考频域信号；

S3. 对参考频域信号进行线性预测缓存和非线性扩展得到参考频域信号矩阵，所述参考频域信号矩阵由多个参考频域信号向量组成；

对第q个参考通道第l帧第k个频点的参考频域信号向量REF_VEC_q(k,l)的计算过程为：

S31.设置线性预测长度LP，进行缓存的第q个参考通道第l帧第k个频点的预测缓存向量

REF_VEC_PRE_q(k,l)=[Ref_q(k,l), Ref_q(k,l-1),…Ref_q(k,l-LP+1)]

其中Ref_q(k,l)为第q个参考通道第l帧第k个频点的参考频域信号，其余类推；

S32.对预测缓存向量REF_VEC_PRE_q(k,l)中存储的参考频域信号进行非线性扩展可得非线性扩展后的参考频域信号向量Ref_VEC_q(k,l)为：

p₁,p₂,…p_LP为非线性扩展的阶数，ref_vec_p_q,p (k,l)表示第 q个参考通道第l帧第k个频点的p阶扩展的参考频域信号，其余依此类推；通过奇次幂级数对第q个参考通道第l帧第k个频点的参考频域信号Ref_q(k,l)进行非线性扩展可得，具体为: