[发明专利]基于听觉感知特性的信号子空间麦克风阵列语音增强方法

摘要

本发明公开了一种基于听觉感知特性的信号子空间麦克风阵列语音增强方法。本发明在改进传统的麦克风阵列信号子空间语音增强方法的基础上，充分结合了人耳的听觉掩蔽效应。信号子空间的算法核心在于合理地估计线性滤波器，其要点包括：准确的估计信号子空间维度和噪声功率谱，合理地估计拉格朗日乘子。对此，本发明提出了一套行之有效的解决方案。该方案包括下列步骤：对麦克风阵列采集到的信号进行时域对齐，短时傅里叶变换和功率谱的特征值分解；通过假设检验来确定噪声子空间维度；在噪声子空间上，通过条件概率的方法估计出噪声功率谱；基于信号子空间估计听觉掩蔽阈值；根据人耳听觉感知特性，结合拉格朗日乘子估计线性滤波器。

主权项

一种基于听觉感知特性的信号子空间麦克风阵列语音增强方法，包括下列步骤：步骤a：通过麦克风阵列采集带噪声的多路语音信号，把各路带噪语音信号进行时域对齐，使用短时离散傅里叶变换将对齐后的各路信号表示成复数值的频率信号形式，计算麦克风阵列多路信号的功率谱矩阵并对此功率谱矩阵进行特征值分解，得到特征值矩阵和特征向量矩阵；步骤b：对功率谱矩阵的特征值矩阵进行假设检验，确定信号子空间维度Q；步骤c：在噪声子空间上，利用噪声子空间中的噪声功率谱要小于信号子空间中的带噪信号功率谱的特点，通过条件概率求期望的方法估计出噪声功率谱；步骤d：利用噪声子空间维度P和噪声功率谱估计，根据人耳听觉掩蔽效应，基于信号子空间估计得到各频点的听觉掩蔽阈值，噪声子空间维度表示为：P＝L-Q，L是麦克风阵列中麦克风的个数；步骤e：根据噪声功率谱、听觉掩蔽阈值，结合拉格朗日乘子估计线性滤波器，实现基于听觉感知特性的信号子空间麦克风阵列语音增强。