[发明专利]子带谱减与广义旁瓣抵消的双微阵列语音增强方法

摘要

本发明公开了一种子带谱减与广义旁瓣抵消的双微阵列语音增强方法，涉及语音信号处理领域，解决的技术问题是如何进一步提高噪声抑制性能、减少语音失真及进一步抑制强相关性噪声的影响，该方法对含噪语音的不同频带使用不同的谱减算法消噪，初步消噪后结合广义旁瓣抵消及端点检测的方法抑制强相关性噪声。采用本发明的技术方案可获得较好的语音质量。

主权项

一种子带谱减与广义旁瓣抵消的双微阵列语音增强方法，对含噪语音的不同频带使用不同的谱减算法消噪，初步消噪后结合广义旁瓣抵消及端点检测的方法抑制强相关性噪声，包括如下步骤：(1)基于KEMAR人工头构建双微阵列模型；(2)先将每个麦克风接收到的含噪语音信号分成不同的频带，即低频带与高频带，截止频率为fc＝c/(2d)，其中c为声速，d为微型阵之间的距离；使用127阶的有限长单位冲激响应低通滤波器来获得低频带含噪语音信号，低通滤波器的截止频率为；使用相同阶次与截止频率的有限长单位冲激响应高通滤波器来获得高频带含噪语音信号；(3)根据后验信噪比获得可变过减因子的值：α(u,w)=αminα(u,w)<αminαinit(k)+ση+γ(u,w)αmin≤α(u,w)<αmaxαmaxα(u,w)≥αmax]]>αmin表示过减因子的最小值，其值在[0,1]之间；αmax表示过减因子的最大值，其值大于1；γ(u,w)表示后验信噪比；σ是一个正整数用来控制噪声消除；η用来避免当γ(u,w)接近或等于0时过减因子过大；(4)在低频带采用可变过减因子谱减，抑制噪声的影响：|Yi,SS(u,w)|p=|Yi,L(u,w)|p-α(u,w)|Vi,L(u,w)|p|Yi,SS(u,w)|p≥α(u,w)|Yi,L(u,w)|pβ|Yi,L(u,w)|pother]]>p为指数，当p＝1时采用的是幅度谱谱减，当p＝2时采用的是功率谱谱减；α(u,w)为过减因子；β为增益补偿因子以避免减法处理后语音估计值的幅度谱或者功率谱出现负值；(5)根据前一帧的互功率谱谱减的相干滤波传递函数更新估计互功率谱与自功率谱的平滑因子：λ(u,w)＝0.98‑0.3H(u‑1,w)，其中H(u,w)为互功率谱谱减的相干滤波传递函数；(6)根据平滑因子更新互功率谱与自功率谱PYi,HYj,H(u,w)=λ(u,w)PYi,HYj,H(u-1,w)+(1-λ(u,w))Yi,H(u,w)Yj,H*(u,w)]]>PYi,HYi,H(u,w)=λ(u,w)PYi,HYi,H(u-1,w)+(1-λ(u,w))Yi,H(u,w)Yi,H*(u,w)]]>*表示共轭；λ(u,w)表示平滑因子；(7)使用过高估计噪声自功率谱替代噪声互功率谱,即：替代以及利用修改后的后验信噪比估计噪声自功率谱：上式中，g＝1/(1‑h)且0<L<1；是修改后的后验信噪比，γ··(u,w)=|Yi,H(u,w)Yj,H(u,w)|PVi,HVi,H(u-1,w)PVj,HVj,H(u-1,w);]]>(8)在高频带使用修改后的互功率谱谱减，根据互功率谱谱减获得相干滤波的传递函数：H(u,w)=|PYi,HYj,H(u,w)|-|PVi,HVj,H(u,w)|PYi,HYi,H(u,w)PYj,HYj,H(u,w);]]>(9)通过低频带谱减与高频带互功率谱谱减抑制噪声后重构，形成全带语音信号：yi,SSS(n)＝yi,SS(n)+yi,MCSS(n)；(10)利用子带谱减后产生的增强语音通过固定波束形成产生语音期望信号：ySSS(n)＝[y1,SSS(n),y2,SSS(n),y3,SSS(n),y4,SSS(n)]d(n)=ySSS(n)wfT]]>wf=[wf1eτ11,wf2eτ21,wf3eτ31,wf4eτ41]]]>d(n)表示期望语音信号；wf表示固定波束形成加权权值，其权值模都为1/M，ti1为时延，采用广义互相关法获得。(11)利用子带谱减后产生的增强语音通过阻塞矩阵产生参考噪声：u(n)＝ySSS(n)BT；(12)利用参考噪声采用归一化最小均方算法获得噪声估计值且配合端点检测算法仅在噪声段更新滤波器系数：ve(n)＝u(n)wT(n)w(n)＝[w1(n),w2(n),w3(n)]，表示滤波器权值系数，其权值系数仅在非语音段更新滤波器权值系数；在语音段时则不更新滤波器的权值系数：w(n+1)＝w(n)+2δyGSC(n)u(n)；(13)根据噪声估计值抵消语音期望信号的残留部分噪声：yGSC(n)＝d(n)‑ve(n)。