[发明专利]一种麦克风阵列语音增强的优化方法

权利要求书

1.一种麦克风阵列语音增强的优化方法，其特征在于包含以下步骤：

第一步，前期处理，即完成对输入阵列语音信号进行预加重、分帧和加窗处理后，利用时延估计方法得到声源的方向信息，利用方向信息得到信号的导向矢量；

第二步，利用麦克风阵列搭建GSC结构模型，首先实现固定波束形成算法，有别于常规的GSC结构处理，它将FBF分成两部分：信号对齐和波束形成，首先利用前期处理得到的方向信息进行信号对齐，信号对齐是利用第一步中得到的导向矢量，将有方向时延的麦克风阵列信号变为从阵列法线方向输入信号，这样在理论上，麦克风阵列将从0°方向入射，将对齐后的信号分为两路，一路继续进行固定波束形成过程，累加求平均；另一路进入阻塞矩阵模块对目标信号进行阻塞；

第三步，实现阻塞矩阵模块，由于通过在第二步进行信号对齐，理论上信号方向为0°，在采用直线均匀阵时，阻塞矩阵采用如下形式：

其中B₀为阻塞矩阵，θ₀为阻塞方向，d为阵元间距，λ为声波波长，M为输入信号数，此时不论到达方向为何，初始θ₀都为0，通过阻塞矩阵后信号输入MC模块；

第四步，实现MC模块，理论上由FBF输出减去BM输出，将得到纯净的目标语音，这时考虑到发生方向估计错误时存在语音泄漏，MC的输出暂时不作为最终输出；

第五步，提取MC的输出，利用MC输出与BM输出之间的相关性，当相关函数较大时，存在泄漏语音，对相关函数值设定阈值，当超过阈值时，以θ₀为0作为初始参数，设定调整步长，以相关函数值减少为调整方向，通过倍乘方式调整参数，最终使相关函数值小于阈值，最后才在MC模块输出语音。

2.根据权利要求1所述的麦克风阵列语音增强的优化方法，其特征在于前期处理，具体过程如下：

第一步，对语音信号进行预处理，预加重系数为0.96，以16kHz采样，按512采样点分帧，帧移为50％，之后使用汉明窗进行加窗处理；

第二步，利用麦克风阵列接收信号，估计出信号方向信息，生成信号导向矢量。

3.根据权利要求1所述的麦克风阵列语音增强的优化方法，其特征在于搭建GSC模型，具体过程如下：

第一步，将FBF过程拆分为两个步骤，首先进行前期处理，利用所得到的信号导向矢量，对信号进行对齐补偿，使阵列接收的信号变为阵列法线方向，然后将对齐后的信号分为两路，一路输入BM模块，另一路继续进行固定波束形成过程，进行累加求平均，得到FBF输出；

第二步，根据阻塞矩阵设置，输入为所述对齐后的信号，经过信号与矩阵相乘，使阻塞矩阵阻塞估计目标方向上的信号，最后输出为除了目标方向的其他方向上的信号，将输出的M-1路信号合成为1路信号；

第三步，实现MC模块，将FBF输出减去BM的输出，即用包含目标信号与干扰的一路信号减去只含干扰的一路信号，最后只输出目标信号，在这里MC中采用自适应滤波器进一步减少其中存在的目标语音。