[发明专利]一种双层圆环麦克风阵列语音增强方法

权利要求书

1.一种双层圆环麦克风阵列语音增强方法，其特征在于：包括以下步骤：

A、采集通道的时域信号；

B、对采集到的通道的时域信号进行分帧、加窗后得到通道的接收信号的频域表示；

C、对通道的接收信号的频域表示进行短时傅里叶变换，得到整个麦克风阵列接收的信号的频率子带；

D、根据静音段不同通道间的相干函数对声场环境进行判定；

E、当声场环境为非相关噪声场时，在子带上采用一阶差分波束形成器进行波束形成得到权向量；当声场环境为散射噪声场时，在低频段的子带上采用一阶差分波束形成器进行波束形成得到权向量，在高频段的子带上采用二阶差分波束形成器进行波束形成得到权向量；

所述权向量的构建表达式为：

h(ω)＝ψ^H(ω)[ψ(ω)ψ^H(ω)]^-1b_N+1；

其中，b_N，n为预设的参数，用于构建理想的N阶差分阵列波束，N＝1或2，当声场环境为非相关噪声场时，N取1；当声场环境为散射噪声场时，N取1和2两个值并分别得到不同的权向量；ψ(ω)为导向矩阵，且ψ(ω)＝[ψ₁(ω)ψ₂(ω)]^T，其中ψ(ω)的表达式为；

其中，j_n（） 为第一类n阶贝塞尔函数，p＝1，2；

F、根据权向量计算得到输出信号；

G、将输出信号进行变换后得到增强后的语音信号。

2.根据权利要求1所述的一种双层圆环麦克风阵列语音增强方法，其特征在于：所述步骤A采集通道的时域信号中，由麦克风阵列对通道的时域信号进行采集，采集到的时域信号为：

y_p，m(k)＝x_p，m(k)+v_p，m(k)：

其中x_p，m(k)为期望信号，v_p，m(k)为噪声，y_p，m(k)为第p个环上第m个麦克风采集的时域信号，k为采样后的时间序列索引。

3.根据权利要求1所述的一种双层圆环麦克风阵列语音增强方法，其特征在于：所述步骤B中通道的接收信号的频域表示为：

其中r_p为双层圆环麦克风的内外圆半径，p＝1或p＝2，p＝1时r₁为内圆半径，p＝2时r₂为外圆半径，ψ_p，m为内圆或外圆上第m个麦克风的方位角，其中M为内圆以及外圆上分别设置的麦克风数量。

4.根据权利要求3所述的一种双层圆环麦克风阵列语音增强方法，其特征在于：所述步骤C中整个麦克风阵列接收的信号的频率子带为：

其中，

将y_p(ω)＝d_p(ω，θ)X(ω)+V_p(ω)代入到频率子带y(ω)的计算公式中得到y(ω)＝d(ω，θ)X(ω)+V(ω)；

其中，p＝1，2，p表示双层麦克风阵列的内外圆，p＝1为内圆麦克风阵列，p＝2为外圆麦克风阵列，Y_p，1(ω)表示内圆或外圆上第一个麦克风的接收信号的频域表示，M为麦克风的内圆或外圆上麦克风的数量，d(ω，θ)为导向向量，其中

V_p(ω)为单环麦克风所接收的噪声，V(ω)为整个麦克风阵列所接收的噪声。