[发明专利]一种方向性助听方法、系统、助听器及存储介质

说明书

本发明公开了一种方向性助听方法、系统、助听器及存储介质，方法包括：通过麦克风阵列拾取音频信号并进行预处理；对所述音频信号进行方向性处理，并对方向性处理后的音频信号进行降噪和放大；将降噪和放大后的所述音频信号输出。本发明对助听器中啸叫问题以及声音方向性问题有较好的解决；相对现有技术，本发明对输出音频没有局限性、助听器音质高、微型化、算法运算复杂度低等优点。

技术领域

本发明涉及助听器技术领域，特别涉及一种方向性助听方法、系统、 助听器及存储介质，特别针对语音信号的获取与处理、语音通讯、声学信 号处理、语音信号处理、语音信号前端处理和语音活动检测。

背景技术

在助听器全数字时代的当下，助听器的微型化意味着麦克风和扬声器 距离不远，当处理后的音频通过扬声器播放出来后，一部分会被麦克风接 收到，不断放大产生啸叫，造成系统的不稳定，影响助听器的声音舒适度 和保真度，给佩戴者带来极差的体验感。骨导助听器虽然可以避免产生啸 叫，但是骨导助听器长期佩戴会使接触传感器的皮肤疼痛、变硬极不舒服， 且骨导助听器有一定的输出局限性，其对声音的方向性不敏感且对3k～4kHz以上的声音放大基本无效。

助听器中去啸叫的算法有很多。传统的去啸叫算法有最小均方误差算 法、递归最小二乘算法和归一化最小均方误差算法等，这些算法是在维纳 滤波器的基础上发展出来的，算法的系数更新方式是逐点更新，系数更新 频繁，运算量大，造成系统资源的大量浪费。不能满足数字助听器对性能 和实时性的要求。

发明内容

为了得到啸叫抑制、语音保真度高、声音具有方向性的系统效果，本 发明提供一种方向性助听方法、系统、助听器及存储介质，相较于现有技 术，具有能耗低、易于实现、信号具有方向性、保真度高、均衡器调节和 便于使用等优点。

为了实现上述目的，本发明实施例提供如下技术方案：

一种方向性助听方法，包括以下步骤：

通过麦克风阵列拾取音频信号并进行预处理；

对所述音频信号进行方向性处理，并对方向性处理后的音频信号进行 降噪和放大；

将降噪和放大后的所述音频信号输出。

作为本发明的进一步改进，所述预处理是指对麦克风阵列采集到的音 频信号做分帧、加窗后再做快速傅里叶变换处理。

作为本发明的进一步改进，所述方向性处理是对麦克风阵列拾取音频 信号进行波束形成算法处理，确定感兴趣角度的增大和抑制角度的消减， 具体包括以下步骤：

假设在没有回声平面波的环境下，声波传输速度为c＝340m/s，气导麦 克风数量为M，麦克风间距为δ，声波的入射夹角为θ，则M个麦克风的 转向向量为

其中，^T为转置操作，为复数单位，ω＝2πf为角频率，f0为采 样频率，τ₀＝δ/c为相对于阵列零点相邻两个麦克风之间的时延；

假设波束形成的主瓣在角度θ＝0，信号源的入射角也在该方向，则麦 克风阵列拾取的信号表示为：

其中，Y_m(ω)表示第m个麦克风拾取的信号，x(ω)＝d(ω,0)X(ω)，X(ω)是 零均值期望信号，d(ω,0)是信号传播矢量，v(ω)是零均值加性噪声矢量，噪 声和期望信号不相关；则进行波束形成处理的输出为：

其中，Z(ω)是估计得到的期望信号，

h(ω)＝[H₁(ω) H₂(ω) … H_M(ω)]^T (4)