[发明专利]一种双麦克风盲声源分离的快速源信号重建方法

摘要

该发明公开了一种双麦克风盲声源分离的快速源信号重建方法，该方法属于语音信号处理领域，特别是用于声源数目和周围环境都未知的双麦克风声源分离的快速源信号重建方法。该发明在不影响重建源信号时域包络的情况下，对重建信号的各频率成分都增加一个小的附加相位，通过近似计算每个源信号对时频点的贡献大小来模拟它在这个时频点中所占的比例从而恢复源信号，避免了通常的解欠定方程组的过程，简化了计算步骤，达到了快速的目的。从而具有相对于现有算法，计算量小，源数增多情况下信噪比高的优点。

主权项

一种双麦克风盲声源分离的快速源信号重建方法，该方法包括：步骤1：对时域的双麦克风量测信号建立数学模型，并将该时域数学模型通过短时傅里叶变换变换到较为稀疏的时频域；步骤1.1：设两个麦克风接收到的量测信号分别为x1(t),x2(t)，则其数学模型为：xi(t)=Σl=1nailsl(t-τil),i=1,2]]>步骤1.2：对上述数学模型进行短时傅里叶变换变换到较为稀疏的时频域为：Xik=Σl=1nailSlke-j2πkτil/K,i=1,2;l=1...n]]>其中为第i个麦克风接收到混合信号的短时傅里叶变换，为第l个源信号的短时傅里叶变换，aij,τij(i＝1,2；j＝1......n)是两路量测信号相对于源信号的衰减系数和时延，K为短时傅里叶变换选择的窗长，k＝0,1...K‑1为离散频率；步骤2：接收两路量测信号,根据步骤1的数学模型,进行短时傅立叶变换,并选择出时频点中仅由一个源信号构成或占明显优势的单源主导点；步骤3：针对步骤2选出的单源主导点，采用势函数法计算每个源信号对两个麦克风的幅值比和时延差，根据势函数峰值个数确定信号源个数，并将各信号源的幅值比和时延差一一对应；步骤4：重建各源信号，步骤4.1：对两路量测信号的傅里叶变换求比值得到下式：根据量测信号，上式的已知量有：和其中(j＝1...n)，而是待估计的源信号；步骤4.2：两路量测信号的时频点是由各源信号叠加而成，并且源信号的相角各不相同；保证附加的相角引起的时域信号的时延不影响人的听觉效果的前提下，对施加一个相移，并假设各源信号与相角一致，于是有：S1(k,t)=d1(k,t)(λ1*x1(k,t)+λ2*x2(k,t))S2(k,t)=d2(k,t)(λ1*x1(k,t)+λ2*x2(k,t))...Sn(k,t)=dn(k,t)(λ1*x1(k,t)+λ2*x2(k,t))]]>步骤4.3：为了简便，我们后面将表示时频点的符号(k,t)省略掉，默认之后的处理都是针对一个时频点的，得到步骤1.2中方程等价于下式：X1(λ1*x1+λ2*x2)=a11e-i2πkτ11/Kd1+a12e-i2πkτ12/Kd2+...+a1ne-i2πkτ1n/KdnX2(λ1*x1+λ2*x2)=a21e-i2πkτ21/Kd1+a22e-i2πkτ22/Kd2+...+a2ne-i2πkτ2n/Kdn]]>对于源信号的恢复问题就转化为对d1,d2...dn的估计的问题；步骤4.4：对步骤4.3方程组中两式相比得：令：其中(j＝1...n)对Rj和r求差值，得Δ＝Δ1+Δ2+...Δn对Δj,j∈(1...n)进行下述处理：对于某时频点，令所有normΔj值中最小值为0，其他normΔj保持不变，步骤4.5：设置一非线性减函数f(x)，使y＝0是该函数的渐进线，且在x＝1时，函数值已经很接近0；将normΔj带入减函数f(x)，令该减函数求得的值等于dj，重建时频域的源信号：Sj＝dj*(λ1*X1+λ2*X2)步骤4.6：对每一个时频点做这样的处理，并经反傅里叶变换和去窗效应来重建时域信号。